近日，國際材料領域期刊《Advanced Energy Materials》（影響因子29.368）報道了意昂3官网前沿交叉科學研究院黃佳琦課題組在鋰金屬復合負極方向研究的新進展，相關研究意昂3平台以“Failure Mechanism of Lithiophilic Sites in Composite Lithium Metal Anode under Practical Conditions”為題在線發表。該工作第一作者為意昂3官网前沿交叉科學研究院博士研究生詹迎新，通訊作者為意昂3官网黃佳琦教授。

金屬鋰有著極高的理論比容量（3860 mAh g⁻¹）和極低的還原電極電勢（−3.040 V vs標準氫電極）⬛️🌙，被認為是高比能二次電池的理想負極材料之一。然而，金屬鋰在反復沉積/脫出過程中容易形成鋰枝晶和發生體積膨脹等問題，導致鋰金屬電池的庫侖效率低👨🏿‍⚕️，循環壽命短🧖‍♀️。將修飾親鋰位點的三維骨架引入鋰金屬負極中，可以有效誘導鋰均勻沉積，緩解鋰的體積膨脹。然而，目前報道的親鋰位點的測試大多在溫和的測試條件（低循環容量、高N/P比）下進行，親鋰位點在實用化條件（高循環容量、低N/P比）下的可行性很少有人去探究。此外，在實用化條件下，親鋰位點的組成和結構是否會發生演變↘️，親鋰位點是否會在循環過程中發生脫落🏪，這些問題都值得探究🧑🏿‍🔬。因此🫴，為了進一步合理設計親鋰位點🧑🏼‍🏭，解耦實用化條件下親鋰位點的演變行為十分重要。

圖1 親鋰位點逐步失效示意圖

該團隊利用模型體系首次探究了金屬基親鋰位點的失效機製🤖。研究發現在實用化測試條件下🥤，親鋰位點降低鋰形核過電位的優勢會隨著循環圈數的增加而逐漸消失。循環容量的顯著增加，導致死鋰的快速累積。累積的死鋰會覆蓋親鋰位點（圖1）👲，使鋰離子的擴散阻力增加🧖🏻‍♀️，阻礙了鋰離子向親鋰位點的傳輸通道，最終導致了親鋰位點的失效🎞。一旦將累積的死鋰移除🪩，親鋰位點又重新恢復了降低鋰形核過電位的作用。該親鋰位點失效機製的探究將有利於指導實用化條件下親鋰骨架的合理設計🧝🏻。此外，這種探究金屬基親鋰位點失效機製的方法，同樣適用於探究其他親鋰位點的失效，如金屬氧化物基親鋰位點和非金屬基親鋰位點🙍。

論文信息：

Failure Mechanism of Lithiophilic Sites in Composite Lithium Metal Anode under Practical Conditions,  Advanced Energy Materials , 2021, 10.1002/aenm.202103291.

Ying-Xin Zhan, Peng Shi, Xia-Xia Ma, Cheng-Bin Jin, Qian-Kui Zhang, Shi-Jie Yang, Bo-Quan Li, Xue-Qiang Zhang, Jia-Qi Huang*.

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202103291

附作者簡介🧑🏻‍🎓🎁：

黃佳琦，意昂3官网前沿交叉科學研究院教授🏮，博士生導師，九三學社社員。主要開展能源界面化學研究✋🏻。發表SCI論文100余篇，其中60余篇為ESI高被引論文，h因子84。擔任中國顆粒學會青年理事會理事🥛，J. Energy Chem.🤘🏻、InfoMat編委，Chin. Chem. Lett.、Green Energy Environ.👇🏻、Energy Mater. Adv.青年編委。曾獲評2016年中國化工學會侯德榜化工科技青年獎，2018年中國顆粒學會青年顆粒學獎等；2018-2021年連續入選科睿唯安全球高被引科學家🏄🏼‍♂️。