AFM：硝酸锂涂覆铜集流体助力无负极锂金属电池！

无负极锂金属电池是提高能量密度超过标准锂离子电池的最佳候选者之一。相反，锂储层的缺失会产生不必要的体积膨胀，导致电解液耗尽和正极容量快速消耗。

国立蔚山科学技术院Dong-Hwa Seo、浦项科技大学Soojin Park等提出了一种基于典型碳酸酯基电解液的无负极锂金属电池，该电池具有离子导电层涂覆的铜集流体Ag/L。

图1. BPEI-Ag/LiNO₃电极对稳定锂车间剥离的影响示意图

具体而言，作者展示了一种由支链聚乙烯亚胺(BPEI)、银纳米颗粒和硝酸锂(LiNO₃)制成的独特无负极电极。其中，高度亲锂的Ag是一种很有前景的抑制锂枝晶生长的诱导剂，LiNO₃可诱导具有高锂离子电导率的富氮SEI层，从而降低负极的界面电阻并形成稳定的锂沉积。

通过分解LiNO₃并形成Ag-Li合金，与裸铜集流体相比，BPEI-Ag/LiNO₃电极通过均匀的SEI层结构减少了体积膨胀。此外，离子传导SEI层和稳定的锂主体促进了均匀的锂成核并减少了锂枝晶的形成，从而延长了循环寿命。

图2. LiNO₃分解的分析与观察

结果，BPEI-Ag/LiNO₃电极显著提高了无负极电池在高面积容量（4.2 mAh cm^-2）和碳酸酯电解液中的循环稳定性，循环50次后容量保持率为61.6%，循环100次后容量保持率 52%。

此外，作者制备了全固态半电池（ASSHCs）以评估ASSBs的适用性，通过减少体积膨胀，BPEI-Ag/LiNO₃提高了固态电解质颗粒的稳定性，并确保裸镍集流体的循环性能提高一倍以上。该研究展示了一种有效的电极设计，可在标准液态电解液中实现无负极锂金属电池的稳定循环，并展示了它们对 ASSBs的适用性。

图3. 无负极电池的性能

Highly Reversible Lithium Host Materials for High-Energy-Density Anode-Free Lithium Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202208629

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