浙大蒋建中/燕大黄建宇​AM：液态金属负极碳封装碱离子电池

镓基金属液体具有很高的理论容量，被认为是室温液态金属碱离子电池的一种有前途的负极材料。然而，由于液体金属的体积膨胀和不稳定的固体电解质界面，碱性离子电池液态金属负极的电化学性能，特别是循环稳定性受到了强烈的限制。

在此，浙江大学蒋建中，燕山大学黄建宇等人通过设计镓铟液态金属纳米粒子（EGaIn@C LMNPs）上的碳封装解决了上述问题。锂离子电池具有优异的循环稳定性（1.0 A g⁻¹下800 次循环后为644 mAh g⁻¹），并且具有出色的循环稳定性（1.0 A g⁻¹下2500次循环后为87 mAh g⁻¹，82.3%钠离子电池通过液态金属负极的碳封装来实现容量保持。

通过原位透射电子显微镜实时测量不仅揭示了 EGaIn@C LMNP 在电化学反应过程中的形态和相变化，还揭示了其优异性能的根源，即EGaIn@C核壳结构有效地将LMNPs的不均匀体积膨胀从约160%抑制到127%，提高了LMNPs的电导率，并表现出优异的电化学动力学并有自愈现象。

图1. 结构表征

总之，该工作开发了一种新的原位碳封装策略来封装液态金属纳米颗粒作室温碱离子电池负极，该纳米颗粒表现出优异的自修复效果。GH导电碳壳的原位封装提高了反应动力学，避免了LMNPS的团聚。核-壳结构使EGaln@C-4电极在Li⁺和Na⁺电池中具有低倍率性能和长循环稳定性。原位TEM观察表明，碳壳促进离子的传输和抑制不均匀的体积膨胀，提高了电化学性能。因此，该项工作提供了一个通用的策略，以提高性能的室温碱性离子电池的液态金属负极。

图2. 电池性能

Alkali-ion Batteries by Carbon Encapsulation of Liquid Metal Anode, Advanced Materials 2023 DOI: 10.1002/adma.202309732