通过原位表面掺杂实现稳定金属锂负极的晶体定向沉积（英文）

作者：刘洋洋; 熊仕昭; 邓俊楷; 焦星星; 宋宝睿; Aleksandar Matic; 宋江选^*

来源：Science China-Materials, 2020, 63(06): 1036-1045.

锂金属由于其高理论比容量(3860 mA g-1)而被认为是最具潜力的高能量密度锂电池用负极材料.然而,锂枝晶的不可控生长和金属锂对电解液的高反应活性严重阻碍了其实际应用.区别于以往广泛使用的电解液优化或界面修饰工艺,本文采用一种原位铈掺杂的策略,从根本上改变了锂金属的电沉积行为.通过锂电极表面的原位铈掺杂促进锂在电化学过程中沿[200]方向优先沉积,显著降低金属锂的表面能.光谱、形貌和电化学测试等结果证明,原位铈掺杂大大降低了锂电极对电解液的反应活性,使得电极在沉积/脱出过程中具有无枝晶形貌.采用这种策略装配的对称电池中,锂电极具有低腐蚀电流密度,甚至在贫液条件下循环寿命也得到显著提升.采用铈掺杂锂负极的锂-钴酸锂全电池可稳定循环300周,库伦效率和循环寿命得到明显提高.本工作为金属锂负极在高能量密度电池中的实用化研究提供了一种具有启发性的策略.

• 单位
  金属材料强度国家重点实验室