北化工/同济AM：高性能金属电池坚固合金金属负极的制造

可充电电池的金属负极面临着不可控枝晶生长、有限的循环性能和优异能量密度等挑战。尽管该领域做出了各种努力，但仍然没有一种实用的无枝晶金属负极的制造方法。

在此，北京化工大学卢云峰、同济大学张驰、Shen Li等人报道了一种通过形成合金金属来增强金属负极可逆性的一般策略。研究表明，基底和亲锂金属之间的优选合金相互作用在基底附近形成了富含亲锂金属的区域，其可作为超稳定的亲锂主体引导无枝晶沉积。同时，亲锂金属和锂之间的合金化在电解质附近形成了富锂区域，降低了成核过电势并构成了有利的电解质-锂界面。所得复合锂负极与高面积负载LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正极配对，实现了优异的循环稳定性和超过1200 Wh L⁻¹（不包括包装）的高能量密度。

图1. Ni-Mg-Li复合负极Li⁺沉积/剥离可逆性试验

总之，该工作成功演示了无枝晶复合合金负极的制备方法。具体而言，作者选择Ni/Cu作为衬底，选择Mg/Zn/Al作为亲锂金属。当用熔融的亲锂金属润湿基体时，基体与亲锂金属之间的合金作用产生了亲锂金属富RAS。同时，在亲锂金属和Li之间的合金化产生了富Li的RAE。在Li⁺剥离/沉积过程中，RAE有助于稳定和最小化过电位，以及有利的电解质-Li界面。

基于此，该复合负极具有优异的循环性能。除了Li之外，该制备方法还可成功应用于其他金属负极，包括Zn和Na。总之，该项工作提出了一种简单而高效的方法来实现高性能可充电金属电池中的无枝晶复合金属负极。

图2. 全电池性能

General Fabrication of Robust Alloyed Metal Anodes for High‐Performance Metal Batteries, Advanced Materials 2024 DOI: 10.1002/adma.202404689

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