鋰(Li)金屬負(fù)極的實(shí)際應(yīng)用由于在剝離/沉積過程中鋰枝晶的固有不可控增長而受到阻礙。探討均勻Li沉積和穩(wěn)健固體電解質(zhì)界面（SEI）的調(diào)控具有重要意義。

圖1. 材料制備及表征

浙江工業(yè)大學(xué)陶新永、Zhijin Ju、四川大學(xué)張傳芳、華南理工大學(xué)杜麗等利用二維碳化鈦（Ti₃CNT_x）和三維還原氧化石墨烯（rGO）為基礎(chǔ)的導(dǎo)電支架結(jié)構(gòu)的獨(dú)特表面化學(xué)特性，來調(diào)節(jié)鋰的成核和SEI。

Ti₃CNT_x獨(dú)特的表面化學(xué)性質(zhì)以及三維導(dǎo)電納米多孔骨架使得鋰離子能夠均勻分布，從而導(dǎo)致通過低溫TEM觀察到的均勻鋰成核和SEI形成。此外，完整的SEI層具有有序的層狀Li₂O外殼和內(nèi)部集中的LiF納米顆粒，這也有助于在反復(fù)循環(huán)時實(shí)現(xiàn)無枝晶的鋰沉積。

圖2. 半電池的電化學(xué)性能

因此，基于3D Ti₃CNT_x-rGO-Li電極的電池30C下的900次循環(huán)后表現(xiàn)出較高的容量保持率，達(dá)到77.7%。此外，低電荷轉(zhuǎn)移電阻和機(jī)械堅(jiān)固的SEI層保證了3D Ti₃CNT_x-rGO-Li在5 mA cm^-2和0.5 mAh cm^-2的條件下具有超過3600小時的卓越循環(huán)壽命。

這一策略為合理設(shè)計(jì)超高速率響應(yīng)和超穩(wěn)定的鋰金屬負(fù)極提供了啟示，并有望加速下一代高安全性鋰金屬電池的發(fā)展。

圖3. NCM622基全電池的電化學(xué)性能

Ti3CNTx MXene/rGO Scaffolds Directing the Formation of a Robust, Layered SEI toward High-rate and Long-cycle Lithium Metal Batteries. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.03.030