西安交大科研人员调控锂枝晶生长界面助力长循环锂金属电池

电动汽车和无人机市场的快速增长，促使研究者开发更高能量密度、功率性能和长循环寿命的二次电池。锂金属的高理论比容量(3860 mAh g^-1)和低电化学电位(-3.040 V vs.标准氢电极)，使其成为最理想的负极材料之一。然而，锂金属负极在实际应用方面仍面临着严峻的挑战。由于锂金属负极在重复的循环过程中，表面能高的位点容易引起锂的不均匀沉积生长(枝晶的形成)，导致电池内部短路和热失控等严重事故。近年来，通过修饰负极/隔膜界面，如复合锂负极、调整电解液组成和添加剂等方法来抑制枝晶生长，取得了一定的成效。

针对这一问题，化学学院丁书江教授课题组提出了一种疏导锂枝晶生长的策略，使发生锂枝晶生长的主要界面从负极/隔膜界面转移到集流体侧界面，从而保护了电池隔膜，延长了电池循环寿命。最终，该锂金属复合电极结构在磷酸铁锂/锂金属全电池应用中表现出优异的循环稳定性(1000次循环后，容量保持率高达94%)。该工作为探索锂金属负极的实际应用提供了一种简单有效的新策略。

该研究成果以“电流密度调控金属锂沉积界面助力长循环锂金属电池”(Current-density regulating lithium metal directional deposition for long cycle-life Li metal batteries)为题发表在国际化学权威期刊《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）上。论文第一作者为西安交大化学学院博士生毛恒，通讯作者为西安交大化学学院丁书江教授。

该项研究是在研究生院交叉博士培养计划支持下，与能动学院环境工程系延卫教授共同指导下发表的。受到国家自然科学基金、中国博士后基金、陕西省自然科学基金等多个项目的支持，论文中的表征及测试得到了中科院化学所文锐教授、西安交大化学学院苏亚琼教授、厦门大学蔡转运博士、中科院化学所刘桂贤博士的帮助。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202105831