鋰金屬負(fù)極（LMA）是促進(jìn)二次電池能量密度的有前途的技術(shù)。然而，表面腐蝕和高反應(yīng)性沉積鋰的耦合增長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致容量衰減和安全隱患，尤其是在高溫下。人們一直致力于防止LMA與電解質(zhì)直接接觸以延長(zhǎng)其使用壽命，但很少有人關(guān)注其在高溫下的穩(wěn)定性。

在此，清華大學(xué)何向明教授，王莉研究員，華中科技大學(xué)孫永明教授等人通過(guò)機(jī)械法將基于3D Li₂₂Sn₅?的互穿骨架引入到 LMA 本體中，使得 LMA 在高溫下可穩(wěn)定循環(huán)，并提高了其熱失控下的安全性。

具體而言，Li₂₂Sn₅骨架在體內(nèi)充當(dāng)固體電解質(zhì)，通過(guò)Li/Li⁺₂₂Sn₅界面，允許快速的鋰離子傳輸和均勻的鋰剝離/嵌入多孔體。此外，3DLi₂₂Sn₅框架擴(kuò)大了電化學(xué)活性區(qū)域并限制了其與電解質(zhì)的接觸，使LMA在60°C下也能具有穩(wěn)定的循環(huán)性能。

圖1. 電池性能

總之，該工作開(kāi)發(fā)了Li/Li₂₂Sn₅作為L(zhǎng)MA，其中Li₂₂Sn₅形成一個(gè)3D框架來(lái)封裝金屬。3DLi₂₂Sn₅框架不僅是離子在整個(gè)電極上的快速傳輸途徑，而且是金屬鋰在高溫下避免電解質(zhì)腐蝕的堅(jiān)固屏障。結(jié)果表明，Li/Li⁺₂₂Sn₅陽(yáng)極具有良好的電化學(xué)性能和較高的熱安全性。

因此，3D框架的概念有望開(kāi)發(fā)具有高備率性能長(zhǎng)循環(huán)壽命和良好安全性能LMA，進(jìn)而為L(zhǎng)MB的實(shí)際應(yīng)用鋪平道路。

Boosting the Intrinsic Stability of Lithium Metal Anodes by an Electrochemically Active Encapsulating Framework,?Advanced Energy Materials 2023 DOI: 10.1002/aenm.202302755