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鋰金屬被認為是高能量密度鋰金屬電池中下一代負極材料的最終選擇，但存在庫侖效率低、容量衰減快和嚴重的安全問題等挑戰(zhàn)，在鋰金屬負極上構(gòu)建先進的人工固體電解質(zhì)中間相（SEI）是保護鋰負極的有前途策略。

在此，悉尼科技大學(xué)汪國秀教授、孫兵及哈爾濱工業(yè)大學(xué)張乃慶教授等人報道開發(fā)了一種具有高離子電導(dǎo)率和適當(dāng)機械強度的人工SEI雙重保護界面，以保護鋰負極免受寄生反應(yīng)和枝晶形成的影響。

雙重保護界面由普魯士藍 (PB) 內(nèi)層和還原氧化石墨烯 (rGO) 外層組成：具有豐富鋰離子擴散通道的致密均勻PB層有利于快速且均勻的鋰離子流入或流出鋰金屬負極表面，從而引導(dǎo)均勻的鋰沉積而不會形成枝晶。

此外，PB層頂部的柔性rGO層增強了PB層的結(jié)構(gòu)完整性，防止在重復(fù)鍍鋰和剝離過程中發(fā)生嚴重的體積變化。

圖1. GO/PB雙重保護人工界面的合成及表征

因此，基于該人工保護界面的鋰金屬負極具有非常穩(wěn)定和高度可逆的鍍鋰/脫鋰行為，300次循環(huán)的平均庫侖效率為98.3%。驗證實驗表明，構(gòu)建的具有雙保護層鋰金屬負極的鋰-鋰金屬氧化物（Li-LMO）和Li-O₂全電池均具有顯著提高的循環(huán)穩(wěn)定性。

其中，具有Li@GO/PB/Cu負極的Li-O₂電池表現(xiàn)出比具有Li@Cu負極電池更好的循環(huán)穩(wěn)定性，這證實了 GO/PB雙重保護界面有效抑制了鋰枝晶的形成并限制了寄生副反應(yīng)。這項工作為提高鋰金屬電池鋰負極的穩(wěn)定性和安全性提供了一種新策略。

圖2. Li-LMO和Li-O₂全電池的電化學(xué)性能

A Dual-Protective Artificial Interface for Stable Lithium Metal Anodes, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202102242

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汪國秀/張乃慶/孫兵AEM: 穩(wěn)定鋰金屬負極的雙重保護人工界面