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鋰金屬被認(rèn)為是下一代可充電池最有前景的負(fù)極之一，但其實(shí)際應(yīng)用在很大程度上受到樹枝狀生長不可控和無限體積變化的阻礙。

新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)（SUTD）楊會(huì)穎等受單原子催化劑優(yōu)越催化作用的啟發(fā)，開發(fā)了用于鋰金屬電池的具有不對(duì)稱N、O配位的碳負(fù)載單原子Co(Co-N/O)。

楊會(huì)穎EEM：穩(wěn)定循環(huán)2000小時(shí),單原子Co催化劑助力鋰金屬負(fù)極！

圖1. 材料制備示意

實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算表明，與N-配位的原子Co位點(diǎn)和孤立的O位點(diǎn)相比，具有不對(duì)稱N、O配位的單原子Co原子對(duì)Li的結(jié)合能力更強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的Li沉積/剝離。此外，Co原子周圍的不對(duì)稱N，O配位可引起共活化效應(yīng)，降低Li⁺到Li⁰轉(zhuǎn)換的能量勢壘，從而大大促進(jìn)沉積動(dòng)力學(xué)。

圖2. 不同宿主上的鋰沉積形貌

因此，當(dāng)Co-N/O作為鋰沉積宿主時(shí)，Co-N/O在1 mA cm^-2的電流密度和2 mAh cm^-2的容量下實(shí)現(xiàn)了98.6%的高平均庫侖效率，在對(duì)稱電池中實(shí)現(xiàn)了2000小時(shí)的長循環(huán)壽命，以及出色的倍率性能（8 mA cm^-2時(shí)的電壓極化為23 mV）。總之，這項(xiàng)工作提供了對(duì)鋰金屬負(fù)極設(shè)計(jì)中具有不對(duì)稱雜原子配位的單原子金屬的全面理解。

圖3. 電化學(xué)性能

Asymmetric N, O-Coordinated Single Atomic Co Sites for Stable Lithium Metal Anodes. Energy & Environmental Materials 2022. DOI: 10.1002/eem2.12449

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