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無負極電池（AFB）作為一種特殊類型的鋰金屬電池（LMB），因為避免了鋰金屬箔的處理和制造且具有超高能量密度的潛力而引起廣泛關注，但鋰枝晶在很大程度上阻礙了其實際應用。

在此，南方科技大學盧周廣教授、程鑫教授及羅光富副研究員等人采用納米微壓印技術在市售銅箔的表面上創建高度規則的微孔網格 (MHG) 多孔結構，然后在預先設計的MHG-Cu儲層上原位生長梯度固體電解質界面 (SEI) 層來引導均勻的鋰沉積和傳播，從而穩定電極界面且表面應力顯著降低，使AFB具有出色的面積容量和循環性能。

通過冷凍電鏡 (Cryo-TEM) 和XPS證實梯度SEI由 (1) 彈性有機頂層組成，以阻止非鋰物質遷移并承受體積波動，以及 (2) 親鋰性的富LiCl底層以提供快速的鋰供應。Operando電子順磁共振（EPR）顯示出動態鋰沉積，明確表明無枝晶行為。

圖1. 充電過程中不同集流體上的的鋰沉積示意圖

因此，具有MHG結構的可調Cu儲層（MHG-Cu-CuCl）可以釋放鍍鋰的應力并抑制鋰枝晶的生長，進一步實現0.01~5.18 mAh cm^-2的可調容量。

此外，MHG-Cu-CuCl||LFP無負極電池表現出優異的庫侖效率（平均99.6%）、倍率性能和循環穩定性（100次循環的保持率為76.6%），遠優于具有平面集流體的對照電池。這些發現將為未來的設計提供啟示，并加速高能量、安全的可充電無負極LMB的工業應用。

圖2. MHG-Cu-CuCl||LFP無負極電池的電化學性能

Gradient nano-recipes to guide lithium deposition in a tunable reservoir for anode-free batteries, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.11.037

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盧周廣/程鑫/羅光富EnSM: 梯度SEI引導無負極電池可調儲層中的鋰沉積

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