陈人杰/赵腾Small：通过在隔膜上设计亲锂碳通道调节锂沉积行为

锂 (Li) 金属是下一代高能量密度电池的一种有吸引力的负极，SEI形成不稳定和锂枝晶生长不可控的问题阻碍了其在高能电池中的实际应用。

在此，北京理工大学陈人杰教授、赵腾等人受多孔锂负极主体设计策略的启发，通过在隔膜上构建亲锂碳通道以调节锂沉积行为，设计的通道是通过硬模板法制备的立方空腔碳纳米片（CNCC）形成的。CNCC受益于以下特点：

1) 连接立方腔可以使Li⁺分布均匀；

2）高比表面积和良好的润湿性可有效降低局部电流密度，实现致密的锂沉积；

3）高杨氏模量在机械上抑制锂枝晶的生长；

4）CNCC的锂化可以降低锂吸附的活化能并引导均匀的锂沉积。

因此，CNCC就像人造SEI膜，完全消除了Li成核过电位并降低了界面阻抗。

图1. 基于两种隔膜的Li|Cu电池的镀锂行为对比

因此，基于CNCC涂层改性隔膜的对称 Li|Li电池在 6 mA cm^-2的电流密度下可循环2600小时，面积容量为2 mAh cm^-2。而 Li|Cu电池在2 mA cm^-2和2 mAh cm^-2下循环时能达到98.5% 的平均库仑效率，即使在更高的倍率或使用更少的电解液时也获得了显著的优异性能。

这些结果预示着一种通过在隔膜上设计碳通道来稳定锂金属电池的新方法。

图2. 带有空白对照和CNCC改性隔膜的电池恒电流循环

A Designed Lithiophilic Carbon Channel on Separator to Regulate Lithium Deposition Behavior, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202104390

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陈人杰/赵腾Small：通过在隔膜上设计亲锂碳通道调节锂沉积行为

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