Advanced Science：控制锂离子通量获得高性能锂金属电池

锂是满足日益增长的能源需求的 “圣杯”。这是因为它具有高理论容量和低电位。尽管锂被认为是一种潜在的负极材料，但树枝状的锂生长和有限的电化学性能仍然阻碍着它的实际应用。基于结构的自锂离子浓缩电极具有高容量和均匀的Li⁺通量，被推荐用来克服Li的这些缺点。然而，最近的研究仅限于结构方面。此外，电极材料的电动力学原理仍然是一个挑战。

成均馆大学Hyung Mo Jeong等通过采用分层碳包（SCP）诱导无负极电极上致密的Li生长，提出了基于空间限制的策略，以用于控制纳米级狭缝空间中的浓缩Li⁺通量。

图1. 根据电极结构计算的锂离子浓度贡献的锂存储机制示意图

从基于自组装的SCP合成方法来看，每个碳层都有纳米级的缝隙，在锂剥离/沉积过程中，这些缝隙通过EDL重叠在封闭空间中吸引Li⁺。因此，SCP的微/介孔缝隙集中了电场，通过空间约束电场聚焦加强了电场，这导致Li+-flux在宿主中的积累。积累在宿主位点的Li⁺能够在高电流密度下稳定地实现高容量的均匀锂沉积。

图2. 根据Li沉积的不同步骤，裸电极和SCP电极的示意图和SEM图像

基于这一特性，Li-SCP-Cu在高电流密度（5和10 mA cm^-2）下具有稳定的性能，且循环寿命长。此外，SCP与正极材料的兼容性也很好，具有很高的容量保持率（在4C下经过350次循环后保持99.5%）和从1C到6C的稳定倍率能力。

总而言之，作为一种高容量和电化学稳定运行的锂宿主材料，SCP被推荐用于具有狭窄空间和亲锂成分位点的结构化碳材料。

图3. 实用对称和非对称电池性能

Densely Packed Li-Metal Growth on Anodeless Electrodes by Li+-Flux Control in Space-Confined Narrow Gap of Stratified Carbon Pack for High-Performance Li-Metal Batteries. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202205328

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