梁正/岳昕阳/程春/牛树章AEM：加速LiNO3分解获得高性能锂金属电池

硝酸锂是一种极具吸引力的添加剂，可用于构建具有富含Li₃N的固体电解质界面层（SEI）的高性能锂金属负极。然而，八电子转移过程会在LiNO₃和Li₃N之间产生高能量壁垒。

图1. IHP界面的LiNO₃分解和SEI的示意图

上海交大梁正、岳昕阳、南方科技大学程春、深圳技术大学牛树章等通过X射线光电子能谱(XPS)和高分辨率飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS)对内赫尔姆霍兹平面（IHP）上LiNO₃的分解行为进行了系统地研究。

具体而言，这项工作研究了LiNO的存在、LiNO₃-LiNO₂-LiNO-Li₃N的分解路径以及Li₃N生成的限制步骤。研究发现，锂氧氮化物（LiNO）被确定为分解中间体，实验和模拟结果证实了它在阻碍LiNO₃分解中的作用。

图2. LiNO₃分解的表征

此外，研究结果表明，LiNO与极性V≡N键之间的偶极-偶极相互作用可改变N═O键的离子/共价性质，从而大大促进N═O裂解的能量转移过程，并促进LiNO₃还原，从而实现富含Li₃N的SEI。

因此，当电解液中含有0.37 m的LiNO₃时，VN系统能有效抑制枝晶和死锂的形成，并在1000次循环（1 mA cm^-2、1 mAh cm^-2）中达到99.7%的平均库仑效率。总体而言，这些结果可促进氮化物氧化断裂过程，以为制备富含Li₃N的高性能锂金属电池铺平道路。

图3. 全电池性能对比

Catalytic Current Collector Design to Accelerate LiNO3 Decomposition for High-Performing Lithium Metal Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202302620