阿德莱德/上海理工AEM：相间调节和成核诱导实现高稳定锂金属负极

金属锂具有极高的理论比容量（3860 mAh/g，相当于商业化锂电池石墨负极的十倍）和极低的电化学反应电位，是一种极具前景的新一代储能电池（锂硫、锂空、固态金属电池等）负极材料。然而，以金属锂作为负极存在相互牵制的挑战，包括充放电过程中的锂枝晶生长、固态电解质界面膜不稳定性及伴随的巨大体积变化等，不仅降低电池效率、缩短使用寿命，还带来不可忽视的安全隐患，长期制约其实际应用。

在此，阿德莱德大学郭再萍、毛建锋，上海理工大学郑时有、夏水鑫等人报告了一种新型策略，即通过高度亲锂的In₂O₃修饰多孔支架来强化界面层并同时提供高效活性位点以稳定金属锂。原位制备的快速离子传输 Li₂O界面与高效的Li₁₃In₃ 成核诱导相结合，可实现均匀的锂成核/生长和较高的锂利用效率。因此，所获得的改性锂金属具有高库仑效率、超高倍率性能（5 mA cm^-2）和超长寿命循环耐久性（7975 次）。

此外，已建立的锂铁氧电池在 1 C 下可长期循环 600 次以上，衰减率极低，约为 0.017%/次。具有约 3.89 mAh cm^-2 超高等容量的软包钴酸锂电池也表现出了超长的循环性能，即使在负极与正极容量（N/P）比约为 1.7，电解液贫化约为 4.9 g Ah^-1 的循环条件下，其仍能保持极佳的容量。

图1. 不同锂沉积下的表面及断面SEM

总之，该工作证明使用In₂O₃修饰支架通过相间调节与成核诱导相协调实现了高度稳定的锂金属负极。结果显示，即使在锂金属有限的恶劣条件下，具有商业正极的Li|LFP全电池表现出超过300次循环的显着延长的循环寿命。

此外，Li|LCO软包电池具有约1000mAh的超高面积容量。即使在有限的锂金属（N/P = 约1.7）和贫电解液（约4.9 g Ah⁻¹）的极端恶劣条件下，其软包电池仍实现了显着延长的循环性能和高容量保持率。因此，该项工作阐明了相间调节和成核诱导协同作用的重要性，同时为锂金属的实用性铺平道路。

图2. 全电池与各种正极耦合的电化学性能

A Highly Stable Practical Li Metal Anode via Interphase Regulation and Nucleation Induction, Advanced Energy Materials 2024 DOI: 10.1002/aenm.202304407

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阿德莱德/上海理工AEM：相间调节和成核诱导实现高稳定锂金属负极

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