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鋰金屬是理想的負極候選物，但面臨著有機電解液中的熱力學穩定性差以及枝晶生長等問題。堿金屬基有機液態金屬溶液（Li/Na/K-Bp-DME）負極因其相對較低的成本和較高的安全性而備受關注，這種高導電液體負極可以從根本上抑制堿金屬枝晶的生長。

在此，中科院物理所吳凡研究員等人提出了一種結合有機液態鋰溶液負極（Li-Bp-DME）、硫化物固體電解質和界面保護層的電池配置，以防止這兩種組分之間發生界面反應。鋰離子與Bp-DME相互作用并在鍍鋰過程中形成穩定的 [(Bp·-) Li⁺] (C₄H₁₀O₂) 結構，從而抑制鋰枝晶的成核和生長。

此外，硫化物固態電解質（SE）在所有SE中具有最高的室溫離子電導率，大大提高了SE層的離子傳輸能力。只需通過室溫冷壓即可獲得完全致密的硫化物SE層，這大大簡化了SE層的合成過程，并防止了液態鋰溶液負極滲入SE層和短路。

圖1. Li在Bp_yDME₁₀中的溶解制備Li-Bp-DME

因此，對稱電池實現了創紀錄的高電流密度（17.78 mA cm^-2），每次循環電鍍容量>17.78 mAh cm^-2，證明其優異的鋰枝晶抑制能力。通過添加聚合物界面層，具有液態Li_1.5Bp₃(DME)₁₀負極和硫化物SE的電池在0.127 mA cm^-2下表現出近3000小時的出色循環而沒有短路，代表了迄今為止報道的硫化物SE鋰循環的最佳性能。

這項工作為鋰基有機液體負極在硫化物SE基電池中的應用提供了系統理解，并為實現高比容量、高能量/功率密度、高安全性和長循環壽命的二次電池鋪平了道路。

圖2. 對稱電池在30 °C 下電鍍/剝離鋰的電化學性能

High Current Density and Long Cycle Life Enabled by Sulfide Solid Electrolyte and Dendrite-Free Liquid Lithium Anode, Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202105776

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物理所吳凡AFM：新紀錄！超高電流密度和3000小時循環的硫化物SE基電池

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