华科孙永明AEM：刮刀法制备超薄锂金属电极，电池能量密度达662.4 Wh/kg!

采用具有与当前正极匹配的容量和改进的电化学剥离/电镀行为的超薄锂金属负极在实现高能量密度电池方面起着关键作用。然而，由于金属锂的加工性能较差，使用常规冷轧工艺制造方法仍然具有挑战性。

为此，华中科技大学孙永明教授等人探索了一种简便的熔融金属刮刀铸造方法，以在具有亲锂Sn界面层的常规电池Cu集流体上制造厚度范围为10~50 µm的均匀金属锂层。

Li与自发形成的Li-Sn合金之间增强的表面润湿性有助于实现均匀扩散，并形成超薄且均匀的金属Li层。通过控制锂的含量，制备的金属锂电极的面积容量可以精确地控制在2~10 mA h cm^-2之间变化（对应于10~50 µm的厚度）。

图1. 超薄Li/Li-S电极的制备过程及表征

Li-Sn合金作为亲锂位点，显著降低了金属锂的电化学成核势垒，调节了锂的电镀/脱锂行为，从而减轻了金属锂的枝晶生长并提高了库伦效率。因此，具有这种超薄锂金属电极的Li||Li对称电池在1 mA cm^-2和1 mA h cm^-2下表现出超过900小时的稳定电镀/剥离循环和较低的过电位（≈11 mV），而基于裸锂金属电极的电池仅能循环380小时。

通过将超薄锂金属负极与LiCoO₂正极配对，全电池表现出662.4 Wh kg^-1的高能量密度并且在2/1的低N/P比下增强了循环稳定性。这项工作探索了使用简便的刮刀铸造方法构建用于高能量密度可充电电池的超薄金属锂负极的可能性。

图2. 全电池配置中超薄Li/Li-Sn电极的实用性

Doctor-Blade Casting Fabrication of Ultrathin Li Metal Electrode for High-Energy-Density Batteries, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202102259

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华科孙永明AEM：刮刀法制备超薄锂金属电极，电池能量密度达662.4 Wh/kg!

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