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?先進院/桂理/南科大AFM：混合離子/電子導電中間層實現鋰金屬電池的超平滑鋰沉積

鋰金屬是高能量密度鋰電池化學材料的最終負極材料。然而，由于離子/電子傳輸不平衡，通常會在電極/電解質界面產生不均勻的電荷分布，從而導致不可控制的枝晶生長，且可逆性較差。

在此，中國科學院深圳先進技術研究院楊春雷、Wuwei，桂林理工大學陸振歡，南方科技大學王軍等人通過簡單的機械壓延，在鋰表面有效地構建了由濺射 AlN 陣列和金屬鋰之間的原位轉換和納米合金化反應激活的混合離子/導電（MIEC）夾層。該界面層可促進電荷再分布，同時增強電化學動力學明顯降低的成核過電位。MIEC 夾層所產生的自下而上的鋰生長模式，再加上無機物為主的固體電解質界面，兩者協同調節了鋰的均勻成核/生長。

結果表明，在 5 mA cm^-2@5 mAh cm^-2 的條件下，對稱電池的壽命延長了 7500 小時。同時進一步提高了基于磷酸鐵鋰的全電池的倍率性能和循環性能，220 次循環后容量保持率達到 85.4%。

圖1. 成核示意圖

總之，該工作提出了一種簡便機械壓延制備復合鋰金屬負極的高效方法，在該方法中，通過 Li₃N/Li₉Al₄ 雙殼構建了具有 MIEC 特性的三維納米結構。具有該種 MIEC 夾層的三維納米結構能夠實現更均勻的鋰沉積，顯著降低成核電位和電壓滯后。

因此，在 5 mA cm^-2 的高電流密度下，對稱電池表現出了長達 7500 小時以上的出色循環性能。此外，基于所制備的復合鋰金屬負極的實用高負載全電池在 1 C 下循環 220 次以上也表現出良好的循環穩定性，這充分表明了其可擴展性和工業適應性潛力。

圖2. 實用性

Tidal Mixed Ionic/Electronic Conductive Interlayer Enables Supersmooth Lithium Deposition for Stable Lithium Metal Batteries, Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202310711

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