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鋰金屬電池中不可控的枝晶生長和安全可靠性嚴重制約了其商業化進程，因此設計高度安全穩定的鋰金屬電池仍然面臨巨大挑戰。

廣工大李運勇EES：高富氮三嗪基共價有機骨架的原位界面工程用于超穩定、無枝晶的鋰金屬負極

在此，廣東工業大學李運勇團隊等人在鋰金屬表面原位構建了具有高楊氏模量（3.51GPa）的高富氮三嗪基共價有機骨架（COFs）作為多個親鋰位點和人工SEI層（N含量：47.04at.%），以減少副反應，誘導均勻的Li+通量和Li電鍍/剝離，并抑制鋰枝晶生長。

結果顯示，COFs的強親鋰性和高富氮結構具有多個吸附位點和高的Li吸附能，自發形成具有豐富Li-N和高度有序孔結構的剛性有機/無機雜化保護層，從而誘導均勻的Li⁺通量和Li鍍/剝離，降低了Li⁺遷移能壘，增強了Li⁺的遷移率，抑制了鋰枝晶的生長。

正如預期的那樣COF@Li對稱電池分別在5mA cm^-2（5mAh cm^-2）下超過8000小時和在20mA cm^-2（20mAh cm^-2）下超過1600小時實現超長循環穩定性。重要的是，LiFePO₄||COF@Li全電池在5C下表現出超過1000次循環的優異循環穩定性。

圖1. 分子動力學

總之，該工作提出了一種有效的策略，在鋰金屬表面原位構建高度親鋰的富氮三嗪基COF薄膜，以防止鋰金屬負極發生副反應和枝晶生長。豐富的親鋰結構在循環過程中自發形成無機雜化層（Li-N），進而誘導鋰離子均勻沉積，并阻礙Li金屬與電解質之間的直接接觸。

此外，該種構造的COF聚合物表現出強大的機械應力（楊氏模量為3.51 GPa）以阻止枝晶形成。有序的孔隙可以為Li⁺遷移提供通道，并確保通過界面層的Li⁺通量均勻。因此，該工作通過原位構建鋰金屬SEI，對金屬具有重要指導意義。

圖2. 電池性能

In-situ interface engineering of highly nitrogen-rich triazine-based covalent organic frameworks for ultra-stable, dendrite-free lithium-metal anode, Energy & Environmental Science 2023 DOI: 10.1039/d3ee02803h

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