赵天寿团队Sci. Bull.：具有仿生离子通道的人工界面层稳定锂金属负极

具有低电化学电位和高理论容量的锂金属是下一代电池的一种有前途的负极材料。然而，由臭名昭著的枝晶生长引起的低可逆性和安全问题大大阻碍了高能量密度的锂金属电池（LMBs）的发展。

图1 CAL的设计

南方科技大学赵天寿等采用可扩展的涂布方法，开发了一个细胞膜启发的人工层（CAL），其具有仿生物离子通道，以实现无枝晶和高可逆的锂金属负极（LMA）。研究显示，带负电的CAL具有均匀的粒子内和粒子间的离子通道，有利于锂离子的传输和重新分配锂离子的通量，有助于稳定和均匀的锂剥离和沉积。

此外，在循环过程中，通过CAL的转化，原位形成了具有丰富亲锂无机成分的坚固的下层过渡层，促进了锂离子的扩散，抑制了与电解液的连续副反应。另外，由此产生的细胞膜启发的人工Janus层（CAJL）显示出超高的杨氏模量（≥10.7 GPa），可抑制枝晶的生长。

图2 半电池性能

因此，Li@CAJL在10 mA cm^-2的高电流密度和10 mAh cm^-2的高面积容量下显示出稳定的无枝晶剥离和沉积行为。此外，组装好的Li-CAJL涂层铜（Li-Cu@CAJL）不对称电池可以稳定运行800小时，并在传统的稀醚类电解液中可以获得99.0%的平均CE。当与磷酸铁锂（LFP）和硫正极结合时，基于Li@CAJL的组装电池显示出比采用裸LMA的电池更好的循环性能。

此外，有效的CAJL功能化使实用的429.2 Wh kg^-1Li-S软包电池能够稳定运行，显示了良好的应用前景。

图3 全电池电化学性能

An artificial interfacial layer with biomimetic ionic channels towards highly stable Li metal anodes. Science Bulletin 2023. DOI: 10.1016/j.scib.2023.06.008

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赵天寿团队Sci. Bull.：具有仿生离子通道的人工界面层稳定锂金属负极

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