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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(xiàn)均勻的金屬沉積和具有可靠的固態(tài)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(guī)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(jié)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(jié)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(huán)過程中柔性和完整性，提高了鋰、鈉和鉀金屬負極的穩(wěn)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(huán)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(huán)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(wěn)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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