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盡管不可控的鋰枝晶生長會縮短鋰金屬負極的循環壽命，但鋰金屬已被認為是下一代高能鋰金屬電池的潛在負極候選者。

在此，西安理工大學李喜飛團隊通過基于原子層沉積的親鋰 ZnO 誘導化學限制，原位生成 LiZn/Li₂O 陣列，制備了無枝晶鋰金屬負極。其中，均勻分布的LiZn和Li₂O相組成的陣列，具有有利的Li擴散勢壘；親鋰Li₂O相保證了Li優先均勻成核。同時，電子導電的 LiZn 相確保了整個結構中電子的高效傳輸。

?因此，LiZn/Li₂O衍生的化學限制能夠實現均勻的鋰沉積。?所制備的鋰金屬負極在對稱電池中在 15 mA cm^?2 時呈現 <45 mV 的過電勢。此外，具有 LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂ (NCM622) 正極的全電池具有更好的循環穩定性和倍率性能。

圖1. LiZn/Li₂O誘導化學限制促進均勻鋰沉積機制

總之，該工作通過鋰吸附能計算和熔鋰實驗研究了鋅基化合物中非金屬元素（O、S、Se）對鋰親和性的影響。結果表明，ZnO的親鋰性優于 ZnS 和 ZnSe。通過精確的 ZnO ALD 和隨后的熔融鋰注入，開發了高性能 CC@ZnO@Li 復合負極。由 ZnO 化學轉化原位形成的 LiZn/Li₂O 構型誘導 Li₂O親鋰位點上的定向 Li 沉積，從而促進更均勻的 Li 沉積并保證有效的電荷轉移。

因此，LiZn/Li₂O誘導的化學限制不僅可以防止不可控鋰枝晶的形成，而且可以在電化學循環過程中穩定CC@ZnO@Li負極的結構和電解質/負極界面。所制備的 CC@ZnO@Li 負極分別在對稱電池和全電池中提供了優異的循環穩定性和倍率性能。該項工作所提出的該種可行且簡便的策略對于高功率鋰金屬電池的開發非常有益。

圖2. 電池性能

LiZn/Li2O Induced Chemical Confinement Enabling Dendrite-Free Li-Metal Anode， Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202310143

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?西安理工李喜飛AFM：LiZn/Li2O 誘導化學限制實現無枝晶鋰金屬負極

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