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?劉平/忻獲麟Nature Energy：重要發(fā)現(xiàn)！基底親鋰性并不決定Li的沉積行為！

圖1. 鋰在不同襯底上的成核和生長

控制鋰金屬的成核和生長是實現(xiàn)快速充電電池的關(guān)鍵。加州大學(xué)圣地亞哥分校劉平、加利福尼亞大學(xué)爾灣分校忻獲麟等報告了單晶種子的生長，它導(dǎo)致了高密度鋰的沉積，甚至在高電流密度下。與被廣泛接受的使用親鋰表面實現(xiàn)無枝晶沉積的做法相反，作者采用由LiF和Fe的納米復(fù)合材料制成的疏鋰表面來沉積六方晶體，這誘導(dǎo)了隨后的致密鋰沉積。

這種規(guī)范的Li成核和早期生長行為是由Li/基底界面和Li/SEI界面的快速表面Li擴(kuò)散促成的，這些界面富含LiF。

此外，研究發(fā)現(xiàn)，界面上的Li傳輸率而不是親鋰性決定了Li的生長行為。因此，有了均勻的成核點和六方單晶Li生長的低孔性，通常觀察到的靠近基底的枝晶生長被大大緩解了。

圖2. 沉積Li層的橫截面形態(tài)和厚度

基于此，這項工作采用Fe/LiF納米復(fù)合材料構(gòu)建的半電池在3和5 mA cm^-2的條件下分別顯示出>1000和>600次的循環(huán)。與裸銅負(fù)極基底相比，在貧電解液（3 g Ah^-1）和1 C倍率循環(huán)的全電池（Li/NMC811）測試中，觀察到顯著的循環(huán)性改善，這是由于更致密的鋰沉積的結(jié)果。

總體而言，這項工作提出了一種調(diào)整鋰成核行為和隨之而來的鋰沉積的方法，這為實現(xiàn)能夠快充高能量密度的LMB鋪平了道路，這對于實現(xiàn)其在電動汽車中的應(yīng)用至關(guān)重要。

圖3 不同襯底全電池的電化學(xué)性能

Growing single-crystalline seeds on lithiophobic substrates to enable fast-charging lithium-metal batteries. Nature Energy 2023. DOI: 10.1038/s41560-023-01202-1

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