作為一種典型的電沉積過(guò)程，Li沉積的形貌本質(zhì)上取決于晶體結(jié)構(gòu)。作為一種體心立方（bcc）晶體，Li通常表現(xiàn)出低折射率晶面（110）和高折射率晶面的（200）、（211）。由于Li原子在Li（110）平面上的Li原子遷移勢(shì)壘比在Li（200）平面上低得多，因此通常認(rèn)為L(zhǎng)i（110）面比其他晶面更不容易生長(zhǎng)枝晶。因此，構(gòu)建（110）取向的Li沉積是實(shí)現(xiàn)高性能LMBs的有效策略。

在此，西安交通大學(xué)丁書江教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種高通量固體電解質(zhì)界面（SEI）策略，即使在（200）取向的Li襯底上也能引導(dǎo)（110）優(yōu)選的Li沉積。即在Li電結(jié)晶過(guò)程中，擴(kuò)展了Bravais規(guī)則和Curie-Wulff原理，使SEI工程與擇優(yōu)取向之間的關(guān)系解耦。

此外，多光譜技術(shù)與動(dòng)力學(xué)分析相結(jié)合表明，高通量CF₃Si（CH₃）₃（F₃）誘導(dǎo)的具有高LiF和-Si（CH₃）₃含量的SEI（F₃-SEI）可以巧妙地加速Li⁺傳輸動(dòng)力學(xué)，并確保低于SEI的Li⁺濃度足以引導(dǎo)Li（110）取向。誘導(dǎo)的Li（110）可以進(jìn)一步促進(jìn)Li原子的表面遷移，以避免尖端聚集，從而導(dǎo)致Li的平面、無(wú)枝晶形態(tài)。

圖1.鋰沉積的晶體學(xué)分析

總之，該工作通過(guò)SEI工程有效地誘導(dǎo)了(110)晶面取向的鋰沉積，采用簡(jiǎn)單的CF₃Si(CH₃)₃溶劑滴加形成高通量SEI，加速了Li⁺的傳輸動(dòng)力學(xué)，促進(jìn)了Li⁺在SEI上的表面遷移。形成的Li(110)能進(jìn)一步加速Li原子在Li表面的表面遷移。根據(jù)Bravais規(guī)則和Curie-Wulff原理，充分而均勻的Li⁺供給可以形成平行于Li襯底的平面。

此外，F(xiàn)₃SEI具有336天以上的晶體定向加速調(diào)節(jié)能力，以及扣式和軟包全電池具有優(yōu)越電化學(xué)性能。總之，該項(xiàng)工作證明了通過(guò)SEI工程有效控制Li晶體取向的可行性，加深了對(duì)沉積過(guò)程中Li晶體學(xué)的理解，并促進(jìn)了LMBs的工業(yè)化進(jìn)程。

圖2. 扣式與軟包全電池的電化學(xué)性能

Directing (110) Oriented Lithium Deposition through High-flux Solid Electrolyte Interphase for Dendrite-free Lithium Metal Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202309622