​广工大AEM：双梯度框架实现无枝晶锂金属负极

由于惰性的锂亲和力和较差的Li ⁺调节能力，金属锂容易沉积在基底材料的顶部，进一步增加了短路的风险。因此，引导锂沉积并调整基材底部的Li ⁺通量是非常必要的。

在此，广州工业大学刘全兵，怀柔实验室Zhang Rui等人制备了双梯度框架以诱导Li⁺迁移和沉积。双梯度框架结合具有较低Li⁺迁移势垒的上部Ni₃S₂纳米线和具有较强Li亲和力的底部Ni₂P纳米线，这种合理的组分分布克服了离子浓度梯度，获得了“阶梯堆积”的锂沉积模式。

此外，原位形成富含Li₂S/Li₃P的SEI进一步促进Li⁺向内部骨架的传输。因此，在230个循环中实现了98%的高平均库仑效率和180小时的循环寿命（10 mA cm ^-2、5 mAh cm ^-2 ）。LiFePO₄全电池还表现出相当大的容量保持率。

图2. 锂沉积示意图

总之，该工作精心构建了一种双梯度框架（Ni₂P/Ni₃S₂ NWs-NF），通过调节定向锂成核和锂扩散实现无枝晶锂沉积。纳米线结构不仅加强了导电网络的连接，还为锂沉积提供了空间，缓解了反复充放电过程中的体积变化。同时，富含Li₂S和Li₃P的SEI层进一步推动了锂在骨架中的快速传输渗透。在实际条件下（10 mA cm^-2、5 mAh cm^-2），该电池在 230 次循环中实现了 98% 的超高平均库仑效率和 180 h 的稳定寿命。

此外，锂-Ni₂P/Ni₃S₂ NWs-NF||LFP (10 mg cm^-2)也表现出优异性能和容量保持率。总之，该项工作为实现均匀锂沉积效应提供了一种出色的策略，并展示了梯度框架在实际 LMA 中应用的无限潜力。

图2. 电池性能

Lithium Dredging and Capturing Dual-Gradient Framework Enabling Step-Packed Deposition for Dendrite-Free Lithium Metal Anodes, Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202302862