先进院/桂理/南科大AFM：混合离子/电子导电中间层实现锂金属电池的超平滑锂沉积

锂金属是高能量密度锂电池化学材料的最终负极材料。然而，由于离子/电子传输不平衡，通常会在电极/电解质界面产生不均匀的电荷分布，从而导致不可控制的枝晶生长，且可逆性较差。

在此，中国科学院深圳先进技术研究院杨春雷、Wuwei，桂林理工大学陆振欢，南方科技大学王军等人通过简单的机械压延，在锂表面有效地构建了由溅射 AlN 阵列和金属锂之间的原位转换和纳米合金化反应激活的混合离子/导电（MIEC）夹层。该界面层可促进电荷再分布，同时增强电化学动力学明显降低的成核过电位。MIEC 夹层所产生的自下而上的锂生长模式，再加上无机物为主的固体电解质界面，两者协同调节了锂的均匀成核/生长。

结果表明，在 5 mA cm^-2@5 mAh cm^-2 的条件下，对称电池的寿命延长了 7500 小时。同时进一步提高了基于磷酸铁锂的全电池的倍率性能和循环性能，220 次循环后容量保持率达到 85.4%。

图1. 成核示意图

总之，该工作提出了一种简便机械压延制备复合锂金属负极的高效方法，在该方法中，通过 Li₃N/Li₉Al₄ 双壳构建了具有 MIEC 特性的三维纳米结构。具有该种 MIEC 夹层的三维纳米结构能够实现更均匀的锂沉积，显著降低成核电位和电压滞后。

因此，在 5 mA cm^-2 的高电流密度下，对称电池表现出了长达 7500 小时以上的出色循环性能。此外，基于所制备的复合锂金属负极的实用高负载全电池在 1 C 下循环 220 次以上也表现出良好的循环稳定性，这充分表明了其可扩展性和工业适应性潜力。

图2. 实用性

Tidal Mixed Ionic/Electronic Conductive Interlayer Enables Supersmooth Lithium Deposition for Stable Lithium Metal Batteries, Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202310711

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