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鋰是滿足日益增長的能源需求的 “圣杯”。這是因為它具有高理論容量和低電位。盡管鋰被認為是一種潛在的負極材料，但樹枝狀的鋰生長和有限的電化學性能仍然阻礙著它的實際應用。基于結構的自鋰離子濃縮電極具有高容量和均勻的Li⁺通量，被推薦用來克服Li的這些缺點。然而，最近的研究僅限于結構方面。此外，電極材料的電動力學原理仍然是一個挑戰。

成均館大學Hyung Mo Jeong等通過采用分層碳包（SCP）誘導無負極電極上致密的Li生長，提出了基于空間限制的策略，以用于控制納米級狹縫空間中的濃縮Li⁺通量。

圖1. 根據電極結構計算的鋰離子濃度貢獻的鋰存儲機制示意圖

從基于自組裝的SCP合成方法來看，每個碳層都有納米級的縫隙，在鋰剝離/沉積過程中，這些縫隙通過EDL重疊在封閉空間中吸引Li⁺。因此，SCP的微/介孔縫隙集中了電場，通過空間約束電場聚焦加強了電場，這導致Li+-flux在宿主中的積累。積累在宿主位點的Li⁺能夠在高電流密度下穩定地實現高容量的均勻鋰沉積。

圖2. 根據Li沉積的不同步驟，裸電極和SCP電極的示意圖和SEM圖像

基于這一特性，Li-SCP-Cu在高電流密度（5和10 mA cm^-2）下具有穩定的性能，且循環壽命長。此外，SCP與正極材料的兼容性也很好，具有很高的容量保持率（在4C下經過350次循環后保持99.5%）和從1C到6C的穩定倍率能力。

總而言之，作為一種高容量和電化學穩定運行的鋰宿主材料，SCP被推薦用于具有狹窄空間和親鋰成分位點的結構化碳材料。

圖3. 實用對稱和非對稱電池性能

Densely Packed Li-Metal Growth on Anodeless Electrodes by Li+-Flux Control in Space-Confined Narrow Gap of Stratified Carbon Pack for High-Performance Li-Metal Batteries. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202205328

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Advanced Science：控制鋰離子通量獲得高性能鋰金屬電池

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