鋰金屬負極（LMA）是促進二次電池能量密度的有前途的技術(shù)。然而，表面腐蝕和高反應性沉積鋰的耦合增長會導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，清華大學何向明教授，王莉研究員，華中科技大學孫永明教授等人通過機械法將基于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)充當固體電解質(zhì)，通過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框架擴大了電化學活性區(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，該工作開發(fā)了Li/Li₂₂Sn₅作為LMA，其中Li₂₂Sn₅形成一個3D框架來封裝金屬。3DLi₂₂Sn₅框架不僅是離子在整個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)腐蝕的堅固屏障。結(jié)果表明，Li/Li⁺₂₂Sn₅陽極具有良好的電化學性能和較高的熱安全性。

因此，3D框架的概念有望開發(fā)具有高備率性能長循環(huán)壽命和良好安全性能LMA，進而為LMB的實際應用鋪平道路。

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