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鋰金屬電池（LMBs）作為具有高能量密度的下一代儲能裝置引起了廣泛的關注。在鋰金屬負極（LMAs）朝向電解液的表面，鋰沉積總是與界面反應競爭。這使得界面反應在鋰沉積層的正后方產生陰影，導致性能下降。

圖1 材料制備及作用示意

清華大學何向明、王莉等通過在LMAs內構建一個三維固體電解質界面框架（3D-SEIF），將鋰沉積與界面反應在空間上解耦。研究顯示，鋰金屬和雙氟磺酰亞胺鋰/硝酸鋰之間自發而溫和的化學反應形成了堅固的3D-SEIF，其主要由LiF、Li₃N和LiN_xO_y組成。內置的3D-SEIF避免了電解液的接觸，但使Li⁺離子在體相中擴散和還原，從而隔離了沉積點和電解液接觸界面。此外，3D-SEIF有利于大顆粒的沉積和產生薄的、富含無機物的SEI。

圖2 半電池性能

結果，由12.5wt.%LiNO₃和12.5wt.%LiFSI嵌入的復合負極實現了Li||Li對稱電池在1mA cm^?2和1mAh cm^?2下穩定循環超過700小時。當采用貧電解液（≈30μL）組裝Li|||LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂（NCM622，3mAh cm^–2）時，在0.5C下130次循環后，比容量保持初始容量的92.0%。這種3D-SEIF的概念有望為具有高能量密度和長壽命的蓬勃發展的LMB激發新的想法。

圖3 全電池性能

Manipulating Ion Transfer and Interface Stability by A Bulk Interphase Framework for Stable Lithium Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202303077

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何向明/王莉AFM：通過操縱離子傳輸和界面穩定性實現穩定的鋰金屬電池

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