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為了實現高能量密度的鋰金屬電池，適當的負/正容量比（N/P < 3）、低電解質量與容量比（E/C < 10 μl mAh^-1）和高負載的正極（>4 mAh cm^?2）被認為是必要的條件。

在這方面，無負極鋰金屬電池在最初組裝時不含鋰金屬，這是鋰金屬電池技術最先進的概念之一。在無負極電池的第一次充電過程中，鋰金屬在負極集流體上沉積。然而，這在無負極電池中的鋰/集流體界面帶來了嚴峻的挑戰，包括鋰腐蝕和集流體上的枝晶。與其他類型的鋰基電池類似，粗糙的鋰沉積和電解質之間的不受控制的反應嚴重限制了無負極電池的長期循環。在高負載正極和E/C比率低的情況下，負極的問題變得嚴重，阻礙了能量密度的提高。

最近研究者為控制集流體上的鋰沉積/剝離做出了巨大努力，包括使用各種主體材料和相干晶格。雖然三維（3D）多孔集流體在降低有效電流密度方面已經得到證明，但與典型的銅集流體相比，它們擴大的電活性表面積可以導致在集流體-電解質界面更大程度的電解質分解。

在集流體上形成的SEI的初始結構對性能非常重要，因為它們在電化學和機械方面影響鋰沉積形態的演變，從而影響無負極電池的循環壽命。在集流體表面上形成的馬賽克和晶粒狀SEI的特性源于集流體向電解質的電子傳輸，可以誘導連續的電解質分解和有缺陷的SEI，從而促進不均勻的初始鋰成核和生長。

在最近Nature Communications的成果中，韓國科學技術院（KAIST）的Hee-Tak Kim等人調整了集流體的電子結構的概念，報告了一種多空位（MV）缺陷豐富的碳表面，作為無負極電池的負極集流體，MV缺陷結構通過（1）構建一個薄而均勻的SEI，減少電解質分解，（2）均勻地分配大量在集流體表面上橫向生長的鋰核，實現了均勻的鋰成核和生長。

通過模擬和實驗測量和分析，作者證明無負極電池中MV缺陷的界面兼容性源于其低費米能級，它可以抑制電子傳輸到電解質的最低未占分子軌道（LUMO），并通過軌道雜化（電子轉移）與鋰原子強結合。

在基于LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正極的無負極鋰金屬電池中，在電流密度和正極面容量分別為2.0 mA cm^-2和4.2 mAh cm^-2，以及在貧電解質條件下（E/C比為4.0 μl mAh^-1）下，循環50圈后，容量保持90%。100圈后，容量保持56%。

本文中關于集流體電子結構如何控制SEI微觀結構和鋰成核的模型系統，提出了一種用于推進無負極鋰金屬電池的表面電子結構的合理設計。

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