刘平/忻获麟Nature Energy：重要发现！基底亲锂性并不决定Li的沉积行为！

图1. 锂在不同衬底上的成核和生长

控制锂金属的成核和生长是实现快速充电电池的关键。加州大学圣地亚哥分校刘平、加利福尼亚大学尔湾分校忻获麟等报告了单晶种子的生长，它导致了高密度锂的沉积，甚至在高电流密度下。与被广泛接受的使用亲锂表面实现无枝晶沉积的做法相反，作者采用由LiF和Fe的纳米复合材料制成的疏锂表面来沉积六方晶体，这诱导了随后的致密锂沉积。

这种规范的Li成核和早期生长行为是由Li/基底界面和Li/SEI界面的快速表面Li扩散促成的，这些界面富含LiF。

此外，研究发现，界面上的Li传输率而不是亲锂性决定了Li的生长行为。因此，有了均匀的成核点和六方单晶Li生长的低孔性，通常观察到的靠近基底的枝晶生长被大大缓解了。

图2. 沉积Li层的横截面形态和厚度

基于此，这项工作采用Fe/LiF纳米复合材料构建的半电池在3和5 mA cm^-2的条件下分别显示出>1000和>600次的循环。与裸铜负极基底相比，在贫电解液（3 g Ah^-1）和1 C倍率循环的全电池（Li/NMC811）测试中，观察到显著的循环性改善，这是由于更致密的锂沉积的结果。

总体而言，这项工作提出了一种调整锂成核行为和随之而来的锂沉积的方法，这为实现能够快充高能量密度的LMB铺平了道路，这对于实现其在电动汽车中的应用至关重要。

图3 不同衬底全电池的电化学性能

Growing single-crystalline seeds on lithiophobic substrates to enable fast-charging lithium-metal batteries. Nature Energy 2023. DOI: 10.1038/s41560-023-01202-1

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