汪国秀/张乃庆/孙兵AEM: 稳定锂金属负极的双重保护人工界面

锂金属被认为是高能量密度锂金属电池中下一代负极材料的最终选择，但存在库仑效率低、容量衰减快和严重的安全问题等挑战，在锂金属负极上构建先进的人工固体电解质中间相（SEI）是保护锂负极的有前途策略。

在此，悉尼科技大学汪国秀教授、孙兵及哈尔滨工业大学张乃庆教授等人报道开发了一种具有高离子电导率和适当机械强度的人工SEI双重保护界面，以保护锂负极免受寄生反应和枝晶形成的影响。

双重保护界面由普鲁士蓝 (PB) 内层和还原氧化石墨烯 (rGO) 外层组成：具有丰富锂离子扩散通道的致密均匀PB层有利于快速且均匀的锂离子流入或流出锂金属负极表面，从而引导均匀的锂沉积而不会形成枝晶。

此外，PB层顶部的柔性rGO层增强了PB层的结构完整性，防止在重复镀锂和剥离过程中发生严重的体积变化。

图1. GO/PB双重保护人工界面的合成及表征

因此，基于该人工保护界面的锂金属负极具有非常稳定和高度可逆的镀锂/脱锂行为，300次循环的平均库仑效率为98.3%。验证实验表明，构建的具有双保护层锂金属负极的锂-锂金属氧化物（Li-LMO）和Li-O₂全电池均具有显著提高的循环稳定性。

其中，具有Li@GO/PB/Cu负极的Li-O₂电池表现出比具有Li@Cu负极电池更好的循环稳定性，这证实了 GO/PB双重保护界面有效抑制了锂枝晶的形成并限制了寄生副反应。这项工作为提高锂金属电池锂负极的稳定性和安全性提供了一种新策略。

图2. Li-LMO和Li-O₂全电池的电化学性能

A Dual-Protective Artificial Interface for Stable Lithium Metal Anodes, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202102242

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