同济/华科ACS Nano：结合固溶强化和第二相强化减薄锂金属箔

对于高能量密度锂电池的实际应用来说，薄锂金属箔是必不可少的，但又难以实现。目前，金属较差的机械加工性阻碍了薄金属箔（<50um)的实现。

在此，同济大学罗巍教授，华中科技大学黄云辉教授、许恒辉等人证明通过在Li金属中添加氟化银(AgF)可实现固溶强化(SSS)和第二相强化(SPS)的结合，进而大大提高金属Li的强度和延展性。

得益于改进后材料的可加工性，成功地制造了超薄(低至5微米)、独立且高机械强度的Li-AgF复合箔。更重要的是，复合材料中原位形成的LixAg-LiF骨架有利于Li扩散动力学和均匀的Li沉积。

图1. 超薄Li-AgF复合箔的制备工艺

具体而言，该工作发现在Li金属中加入AgF可以形成Li-Ag合金和LiF纳米颗粒，这有助于SSS和SPS，从而显著提高金属Li的强度和延展性。此外，箔表面衍生的Ag氧化物和LiF将Li-AgF基体与不锈钢辊隔离，因此Li-AgF复合薄膜厚度可控。

通过常规的机械轧制成功地制造了5至50um的厚度。此外嵌入电极的LixAg-LiF框架增强了离子的扩散动力学，促进了离子的均匀沉积。

结果表明，薄AgF复合电极在对称电池和全电池中均表现出优异的循环稳定性。基于薄Li-AgF复合负极的软包电池能够实现稳定的电化学循环和~370whkg^-1的高能量密度。最后，该工作为开发超薄金属负极以实现高能量密度和长循环电池提供了途径。

图2. 基于薄Li-AgF复合负极的电化学性能

Combining Solid Solution Strengthening and Second Phase Strengthening for Thinning Li Metal Foils, ACS Nano, 2023 DOI:10.1021/acsnano.3c04748

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