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抑制不均勻的樹枝狀鋰沉積對鋰金屬電池（LMBs）的安全和穩定循環至關重要。均勻且無枝晶的沉積需要向鋰表面均勻且快速地傳輸Li⁺。然而，涉及電遷移和分子擴散的靜態液體電解液的傳統離子傳輸會引發鋰表面上鋰濃度的更大差異，從而導致不規則的枝晶生長。

大邱慶北科學技術院Hochun Lee、Yong Min Lee、Hongkyung Lee等通過磁性納米自旋棒(NSB)分散的膠體電解質抑制枝晶生長，提出了一種對流式的Li⁺傳輸。

圖1. 遠程NSB攪拌輔助對流Li⁺轉移的概念

為在電解質中提供高效的Li⁺對流傳輸，NSB被合理地設計為具有超高的長寬比，其行為類似于一個螺旋槳，包括一個1微米長的20納米順磁性Fe₃O₄納米顆粒陣列和一個外部二氧化硅（SiO₂）涂層。然后，外部旋轉磁場可以驅動液體電解液中空間分布的同步NSB，導致質量運輸的集體運動。

圖2. NSB的合成、形態特征和特性

與宏觀混合相反，一組通過活性NSB膠體的集體動態流動在Li⁺擴散中產生中尺度混合和渦流流體力學流動，促進Li⁺通量向LMA表面的均勻性，從而抑制樹枝狀鋰沉積。通過改變旋轉方向和改變電流密度，采用各種電解質溶液系統地驗證了NSB輔助離子轉移的功效。受益于NSB輔助的離子轉移，具有先進鹽/溶劑成分的NSB分散的電解質實現了LMB在600次以上的穩定循環，容量保持率為70%，從而超過了無NSB的電池。

圖3. 基于NSB分散膠體電解質的Li||Cu和Li||NMC622電池的循環性能

Dynamic Ionic Transport Actuated by Nanospinbar-Dispersed Colloidal Electrolytes Toward Dendrite-Free Electrodeposition. Advanced Functional Materials 2022. DOI：10.1002/adfm.202204052

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AFM：對流式鋰離子傳輸實現無枝晶鋰沉積！

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