?第一作者：Changjing Ma

通訊作者：楊春雷, 王軍，Haobo Jiang, Wei Wu

通訊單位：中科院深圳先進院，南方科技大學，吉林大學

論文速覽：

本研究針對鋰金屬電池在實際應用中面臨的挑戰(zhàn)，如鋰枝晶生長和固體電解質界面（SEI）擴散問題，提出了一種通過在鋰金屬陽極表面和內部預先植入混合離子/電子導電（MIEC）界面的方法來調控鋰離子的擴散和成核行為，從而實現(xiàn)致密沉積。

通過在表面形成形成無機富集的SEI，平衡離子傳輸、電子阻斷和機械強度，保證均勻的離子通量和結構完整性。在內部，獨特的納米棒陣列結構能夠釋放內部應力并實現(xiàn)快速的擴散動力學，形成致密且大顆粒的鍍層方式。

結果表明，對稱電池在20 mA cm^?2@20 mAh cm^?2的條件下展現(xiàn)出超過120000 mAh cm^?2的驚人容量，并具有超過6000小時的長壽命。此外，改善的加工性能還使得超薄箔的可擴展制造成為可能，實現(xiàn)了320個循環(huán)的高面容量全電池，無論是從重量還是體積上都展現(xiàn)出增強的能量密度特性。

圖文導讀：

圖1：展示了復合陽極K–Li@AlN的設計思路，包括制備過程的概念圖、各種鋰合金金屬的體積變化和傳輸性質總結、各種含鋰無機化合物的擴散勢壘和離子電導率總結。

圖2：展示了鋰金屬陽極的物理化學特性。

圖3：展示了對稱電池配置中的電化學性能。

圖4：展示了電極表面SEI的表征。

圖5：展示了內部鋰鍍層形態(tài)。

圖6：展示了K–Li@AlN的電化學特性。

圖7：展示了P–Li和K–Li@AlN表面/內部演變行為的示意圖。

總結展望：

本研究的亮點在于成功設計并構建了一種植入MIEC界面的復合鋰金屬陽極，通過簡單的揉捏方法，將AlN嵌入鋰基體中，并通過原位轉換和納米合金反應生成Li₉Al₄/Li₃N雙重摻雜劑。

這種獨特的納米棒陣列結構和MIEC界面在內部外共同調控鋰的沉積行為，實現(xiàn)了致密且均勻的沉積，有效抑制了活性鋰與電解液之間的副反應。此外，該復合材料陽極展現(xiàn)出優(yōu)異的機械性能，能夠制成僅35μm厚的自支撐箔，這對于實際的鋰金屬電池應用具有重要意義。

研究結果表明，采用MIEC界面植入的復合鋰金屬陽極的電池在高電流密度和高面容量條件下具有高可逆性和高庫侖效率，為高性能鋰金屬陽極的設計和制造提供了寶貴的見解。

文獻信息：

標題：Superdense Lithium Deposition via Mixed Ionic/Electronic Conductive Interfaces Implanted In Vivo/Vitro for Stable Lithium Metal Batteries

期刊：Advanced Energy Materials