杨全红/吕伟ACS Energy Lett.: 无枝晶的非牛顿半固态锂金属负极

枝晶生长阻碍了锂金属负极 (LMA) 在高能量密度电池中的实际应用。从力学的角度来看，固体基底上的锂生长会产生很大的强度，导致短路和不均匀的锂沉积。

受自然界流沙的启发，天津大学杨全红教授、清华大学深圳国际研究生院吕伟副研究员等人通过在电解液中混合锂粉、碳纳米管 (CNT) 和聚环氧乙烷 (PEO) 等固体成分，提出了一种类似流沙的LMA的设计。

在高固/液比下，制备的混合物呈半固态。然而，它具有像流沙（非牛顿流体）一样的剪切变稀特性，可以有效地消除枝晶生长的应力，并适应电镀/剥离过程中锂金属的体积变化，尤其是在高电镀电流密度下。

图1. 流沙状LMA上的锂电镀行为

因此，在超过1000小时的长循环测试中，这种LMA在对称电池中具有稳定的电化学行为，即使在20 mA cm^-2的高电流密度和 8 mAh cm^-2的高沉积容量下也实现了超过400小时的良好循环性能。

组装的Li-LiFePO₄全电池在低N/P比下也显示出长期稳定的循环性能和高倍率性能。此外，流沙状LMA消除了内部应力，并在反复弯曲过程中保持完整性，显示出在柔性设备中的潜在用途。

图2. 含流沙状LMA的Li-LiFePO₄全电池的电化学性能

Dendrite-Free Non-Newtonian Semisolid Lithium Metal Anode, ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01977

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