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?北化工/同濟(jì)AM：高性能金屬電池堅(jiān)固合金金屬負(fù)極的制造

可充電電池的金屬負(fù)極面臨著不可控枝晶生長、有限的循環(huán)性能和優(yōu)異能量密度等挑戰(zhàn)。盡管該領(lǐng)域做出了各種努力，但仍然沒有一種實(shí)用的無枝晶金屬負(fù)極的制造方法。

在此，北京化工大學(xué)盧云峰、同濟(jì)大學(xué)張馳、Shen Li等人報(bào)道了一種通過形成合金金屬來增強(qiáng)金屬負(fù)極可逆性的一般策略。研究表明，基底和親鋰金屬之間的優(yōu)選合金相互作用在基底附近形成了富含親鋰金屬的區(qū)域，其可作為超穩(wěn)定的親鋰主體引導(dǎo)無枝晶沉積。同時(shí)，親鋰金屬和鋰之間的合金化在電解質(zhì)附近形成了富鋰區(qū)域，降低了成核過電勢并構(gòu)成了有利的電解質(zhì)-鋰界面。所得復(fù)合鋰負(fù)極與高面積負(fù)載LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂正極配對，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和超過1200 Wh L^?1（不包括包裝）的高能量密度。

圖1. Ni-Mg-Li復(fù)合負(fù)極Li⁺沉積/剝離可逆性試驗(yàn)

總之，該工作成功演示了無枝晶復(fù)合合金負(fù)極的制備方法。具體而言，作者選擇Ni/Cu作為襯底，選擇Mg/Zn/Al作為親鋰金屬。當(dāng)用熔融的親鋰金屬潤濕基體時(shí)，基體與親鋰金屬之間的合金作用產(chǎn)生了親鋰金屬富RAS。同時(shí)，在親鋰金屬和Li之間的合金化產(chǎn)生了富Li的RAE。在Li⁺剝離/沉積過程中，RAE有助于穩(wěn)定和最小化過電位，以及有利的電解質(zhì)-Li界面。

基于此，該復(fù)合負(fù)極具有優(yōu)異的循環(huán)性能。除了Li之外，該制備方法還可成功應(yīng)用于其他金屬負(fù)極，包括Zn和Na?？傊?，該項(xiàng)工作提出了一種簡單而高效的方法來實(shí)現(xiàn)高性能可充電金屬電池中的無枝晶復(fù)合金屬負(fù)極。

圖2. 全電池性能

General Fabrication of Robust Alloyed Metal Anodes for High‐Performance Metal Batteries, Advanced Materials 2024 DOI: 10.1002/adma.202404689

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