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通過界面層控制鋰的成核和生長是實現實用鋰金屬電池的關鍵挑戰之一。

韓國科學技術院(KAIST)Hee-Tak Kim、現代汽車Kyunghan Ryu等提出了一個雙親鋰（Li⁺和Li⁰）的界面層，它具有很強的Lewis堿性和與Li⁰進行軌道雜化的能力。

圖1. 材料設計及表征

為了實現更強的雙親性，作者通過磷摻雜來控制典型的二維材料C₃N₄的電子結構。摻雜誘導的電子結構可以增強磷摻雜氮化碳（PCN）的Lewis堿性，以促進Li⁺離子的配位，并且PCN在電極-PCN界面發生鋰化作用。由于鋰化PCN（LPCN）的吡啶氮原子帶有增強的負電荷，Li⁺離子均勻而密集地分布在LPCN/Li界面上，導致了均勻的Li成核（Li⁺-親鋰性）。此外，LPCN-Li界面通過軌道雜化得到能量穩定，這導致傾向于在橫向方向上生長并形成平面形態（Li⁰-親鋰性）。

圖2. 對稱電池性能

憑借雙親鋰界面層，鋰/鋰對稱電池在2 mA cm^-2和2 mAh cm^-2下運行了400多個循環。此外，實用鋰金屬軟包全電池也得到了驗證。由LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM811)正極、PCN涂層隔膜、45 ????厚鋰金屬箔和醚類電解液組裝的全電池，在貧電解液（電解液/容量（E/C）比為 3.0 g Ah^-1）和負極/正極（N/P）容量比為2.8的條件下穩定地運行了330次。

圖3. 全電池性能

A dual-lithiophilic interfacial layer with intensified Lewis basicity and orbital hybridization for high-performance lithium metal batteries. Energy Storage Materials 2022. DOI: 10.1016/j.ensm.2022.07.019

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KAIST /現代汽車EnSM：雙親鋰界面層助力實用鋰金屬電池！

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