不穩定的固體電解質界面層（SEI）和枝晶生長導致的低庫侖效率和容量顯著衰減，給鋰金屬電池的實際應用帶來了挑戰。

圖1.?基于OPS的保護層設計

德國亥姆霍茲烏爾姆研究所Stefano Passerini、南昌大學周耐根等提出了一種通過引入八苯基硅倍半氧烷（OPS）并加入少量鋰鹽來調節鋰沉積行為的有效策略。

研究顯示，OPS對鋰具有很高的親和力，其在多個位點吸附鋰離子的能力使其能夠有效捕獲并均勻調節Li⁺離子通量。

保護層可均勻調節鋰離子通量，并在表面捕獲鋰離子，從而實現無枝晶鋰沉積/剝離。此外，OPS層還起到物理屏障的作用，防止鋰金屬負極與電解液之間發生腐蝕反應。

圖2.?鋰沉積/剝離過程觀察

在用作鋰庫存的25mM OPS溶液中進一步加入1wt%的鋰鹽，可確保電極/電解液界面的穩定性，并促進傳統碳酸酯電解液中的電化學和傳質動力學。

這種保護層有助于采用LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM811)作為正極、超薄OPS保護鋰箔（20 微米）作為負極的鋰金屬電池獲得穩定且無枝晶的性能。其在1C下循環300次后，容量保持率高達91.4%。

此外，這項工作還將OPS保護鋰負極和NCM811與Li_1.5Al_0.5Ge_1.5(PO₄)₃固體電解質結合起來進行了測試，結果表明其循環能力可延長至300次，平均庫侖效率為99.58%，容量保持率為85.7%。

圖3.?全電池性能

Adaptive Multi-Site Gradient Adsorption of Siloxane-Based Protective Layers Enable High Performance Lithium-Metal Batteries. Advanced Energy Material 2023. DOI: 10.1002/aenm.202302577