鋰金屬（Li⁰）負(fù)極的循環(huán)往往伴隨著不規(guī)則的鋰沉積/剝離，這導(dǎo)致Li⁰的可逆性較差，并對(duì)構(gòu)建可靠的Li⁰電池構(gòu)成了巨大挑戰(zhàn)。

圖1. 材料作用示意及表征

美國(guó)加州大學(xué)爾灣分校忻獲麟等報(bào)告了一種反應(yīng)性潤(rùn)濕策略，通過鋰反應(yīng)性基底實(shí)現(xiàn)保形和高度可逆的鋰沉積/剝離。具體而言，這項(xiàng)工作報(bào)告了一種表面硫化銅納米線（S-CuNW）薄膜，作為一種新的反應(yīng)性潤(rùn)濕基底用于鋰金屬負(fù)極。

由于納米線結(jié)構(gòu)的大長(zhǎng)徑比，通過原位透射電子顯微鏡（TEM）實(shí)驗(yàn)，直接觀察到鋰金屬在單個(gè)S-CuNW上沉積時(shí)的兩步鋰化途徑，這在以前是沒有報(bào)道過的。

此外，結(jié)合原位光學(xué)觀察、非原位X射線光電子能譜（XPS）和非原位掃描電子顯微鏡（SEM），證明了表面CuS薄層首先轉(zhuǎn)變?yōu)殡x子/電子導(dǎo)體混合層，然后在鋰沉積時(shí)發(fā)生均勻的Li⁰成核和共形Li⁰生長(zhǎng)。

圖2. 原位光學(xué)觀察

因此，基于反應(yīng)性潤(rùn)濕基底，0號(hào)鋰負(fù)極實(shí)現(xiàn)了高的平均庫侖效率（0.5mA cm^-2下400次循環(huán)的99.0%）。

另外，通過將Li⁰預(yù)沉積到反應(yīng)性潤(rùn)濕基底作為負(fù)極，并利用LiFePO₄作為正極，在構(gòu)建的Li⁰全電池中也實(shí)現(xiàn)了高容量保持率（在低N/P比條件下200次循環(huán)后為76.0%）。

總體而言，這項(xiàng)工作建立了對(duì)Li⁰的反應(yīng)性潤(rùn)濕動(dòng)力學(xué)的基本理解，并為改善Li⁰的可逆性提供了一個(gè)直接的解決方案。

圖3. 電化學(xué)性能研究

A reactive wetting strategy improves lithium metal reversibility. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.02.017