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調節鋰沉積的形態是延長鋰金屬電池循環壽命的關鍵。致命的枝晶生長與鋰金屬表面的面外成核密切相關。

圖1. 鋰箔的加工及表征

韓國建國大學Ki Jae Kim、首爾大學Jang Wook Choi等報告了通過采用簡單的溴基酸堿化學方法去除原生氧化層，在金屬鋰箔和鋰沉積物之間實現了幾乎完美的晶格匹配。大多數現有的為LMB修飾鋰箔的方法都依賴于在原生氧化層上沉積額外的結構或保護層。然而，即使是幾納米厚的鈍化層也會阻礙首次充電時的均勻鍍鋰，而且在這個早期階段不均勻的鋰核會對后續循環的可逆性以及最終電池的循環壽命產生負面影響。

從相反的方向來看，這項工作通過采用一個簡單的基于溴的酸堿反應來去除鈍化層，該反應可與電池組集成，以防止鋰箔發生再氧化。裸露的鋰皮在最初的循環中誘導外延的鋰沉積，明顯地抑制了與原生氧化層有關的不需要的現象，如高過電位的不均勻成核現象。

圖2. 對稱電池性能

因此，采用處理的鋰箔，鋰-鋰對稱電池在10 mA cm^-2下保持穩定的循環超過10,000次，與磷酸鐵鋰配對的全電池在2.5的實用N/P比下也具有3.3 mAh cm^-2的高面容量，以及在300次循環后86%的高容量保持率。總體而言，這項研究闡明了控制初始表面狀態以促進同質外延鋰沉積對鋰金屬電池的可持續循環的有用性。

圖3. 全電池性能

Naked metallic skin for homo-epitaxial deposition in lithium metal batteries. Nature Communications 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-36934-x

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