电动汽车,电网存储和便携式电子设备等领域的快速发展导致对高能量密度电池的研发需求更加迫切。金属锂在所有负极候选材料中具有最高的理论比容量和最低的电化学电势,因此是高能量密度锂基二次电池最理想的负极选择。但是锂沉积/溶解过程中大的体积变化和锂的高反应活性导致了金属锂电极使用过程中锂沉积/溶解行为可控性差,电极反应不均匀,副反应严重,最终导致了电化学性能劣变。研究表明,稳定的固态电解质界面(SEI)对改善锂金属负极的性能至关重要。

本研究工作基于全新的“Salt-in-Metal”设计思路,通过一种简便的机械揉和法将经典的电解质添加剂LiNO3均匀地嵌入到金属锂体相中,制备了一种Li/LiNO3 (LLNO)复合箔材。在制备过程中,LiNO3与金属锂在界面处发生反应产生Li3N、LiNxOy等功能组分,它们能稳定SEI,并有效调节初始沉积时锂成核/生长的均匀性,展现出成核势垒低、沉积颗粒大且无苔藓状形貌的特点。另外,这些衍生物和LiNO3共同作用可以原位修复锂沉积/溶解过程中由于体积变化大造成的SEI损伤,实现电极/电解质界面结构的稳定,并抑制金属锂与电解液之间的副反应。
相关研究工作以“A Salt‐in‐Metal Anode: Stabilizing the Solid Electrolyte Interphase to Enable Prolonged Battery Cycling”为题发表在在国际材料类顶级期刊Advanced Functional Materials上。