丁书江/杨鹏EnSM：用于无负极锂金属电池的具有加速动力学的超薄超轻自润滑层

在不影响电池质量和体积的情况下，制造具有巧妙控制的电荷和质量传输通道的卓越的人工夹层，对于实用的锂金属电池（LMB）仍具有挑战性。

在此，西安交通大学丁书江教授、陕西师范大学杨鹏教授等人受Brasenia schreberi（一种天然水生植物，具有独特的多糖生物通道来润滑H₂O运输）的启发，提出了一种超薄（137 nm）和超轻（0.1 mg cm^-2）的自润滑离子封闭人工层（SLIC）来改善LMB的电荷/质量运输。

采用大规模的可行性卷对卷技术加上相变溶菌酶（PTL）的自组装构建了灵活和经济的SLIC。

图1. SLIC的作用机制

动力学分析、DFT理论计算和COMSOL模拟表明，PTL-SLIC由于其丰富的极性官能团和独特的微孔通道促进了电荷转移和Li+传输。SLIC形成含LiF的有机/无机混合SEI具有高杨氏模量阻碍了锂枝晶生长。

此外，由于SLIC内的加速电荷/质量传输，Li电镀和剥离行为也得到了很好的调节，即使在5 mA cm⁻²的高电流密度和10 mAh cm⁻²容量密度下，Li||Cu电池也表现出优异的循环稳定性，并且与不同电解质（醚类和酯类）具有兼容性。

特别地，SLIC改性的Cu可以在低成本的环境条件下，通过大规模的卷对卷技术结合自制设备中的自组装过程不断生产。

因此，这种生物质材料设计理念为解决锂枝晶问题开辟了一个可扩展、经济、 和环保的方向同时促进了天然生物材料在储能领域的应用。

图2. P-Cu电池的电化学性能

Ultra-thin and ultra-light self-lubricating layer with accelerated dynamics for anode-free lithium metal batteries, Energy Storage Materials 2023 DOI: 10.1016/j.ensm.2023.03.017