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堿金屬具有低電位、高容量的特點，是下一代電池理想的負極材料，但存在著枝晶生長和低庫侖效率（CE）等問題。實現均勻的金屬沉積和具有可靠的固態電解質界面（SEI）是克服這些問題的基本要求。

天津大學楊全紅教授、吳士超教授報道了一種堿金屬陽離子與冠醚遵循尺寸匹配規則的超分子化策略，以防止堿金屬枝晶形成和提高 CE。

帶正電的超分子復合物的還原電位比相應的堿金屬陽離子低得多，可提供理想的靜電屏蔽層，調節金屬負極突起周圍由于帶正電靜電層的排斥作用而產生的沉積，保證金屬離子在負極表面的均勻沉積。超分子配合物（冠醚-堿金屬負離子）還通過調節雙電層的組成誘導形成超薄有機主導的SEI層，這改善了SEI在重復循環過程中柔性和完整性，提高了鋰、鈉和鉀金屬負極的穩定性。

對于鋰金屬負極，冠醚在Li||Cu半電池（電流密度：0.5 mA cm^–2，面積容量：0.5 mAh cm^–2）的200次循環中將CE提高到97.0%，在具有酯基電解液的對稱電池（2 mA cm^–2，1 mAh cm^–2）中的壽命為500小時。此外，過量 200%的鋰基全電池在100次循環后的容量保持率約為 100%。這種冠狀超分子化策略是一種新的化學方法，可用于生產無枝晶金屬負極電池，不局限于堿金屬電池。

圖1 電解液中加入冠醚對堿金屬電池穩定性的影響

圖2 Li|NMC811電池性能

Crowning Metal Ions by Supramolecularization as a General Remedy toward a Dendrite-Free Alkali-Metal Battery. Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.20210174

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AM：一種防止堿金屬枝晶形成和提高CE的通用超分子化策略

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