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金屬錫（Sn）箔由于其冶金加工性和高容量是鋰離子電池（LIB）的一種很有前途的候選負極。然而，由于其合金化/脫合金反應不均勻，體積變化和應力大，電極結構易損傷，導致初始庫侖效率低、循環穩定性差。

在此，華中科技大學孫永明教授、楊輝教授等人報道了通過可擴展的兩步法制備的波狀LiSn電極，包括Sn箔的機械光刻和化學預鋰化。

結合實驗測量和化學機械模擬，由于從Sn到Li_x的預膨脹狀態，與平面Sn相比，所獲得的波狀LiSn/Sn 電極可以確保更好的機械穩定性，Sn和光刻的起伏結構使由于活化的表面材料引起的電化學合金化/脫合金反應均勻化，并補償了由于從Li_xSn中引入過量Li 導致的循環過程中的Li損失，從而提高了電化學性能。

圖1. 波狀LiSn/Sn電極結構和組成

由活性厚度約為5 um的波狀LiSn/Sn電極組成的對稱電池在1 mA cm^-2和 1 mAh cm^-2下均顯示出超過1000小時的穩定循環，平均過電位低于15 mV。

當與商用 NCM622正極配對使用時，質量負載為15.8 mg cm^-2的全電池表現出2.4 mAh cm^-2的高容量和出色的循環穩定性，在0.5 C下100次循環后容量保持率為84.9%。這項工作提出了一種用于高性能鋰離子電池的具有應力調節設計的先進LiSn電極，并為其他高容量鋰合金負極的合理電極設計和加工提供了啟示。

圖2. LiSn/Sn//NCM622全電池的電化學性能

Stress-Regulation Design of Lithium Alloy Electrode towards Stable Battery Cycling, Energy & Environmental Materials 2021. DOI: 10.1002/eem2.12267

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孫永明/楊輝EEM: 鋰合金電極的應力調節設計實現電池穩定循環

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