硝酸鋰是一種極具吸引力的添加劑，可用于構(gòu)建具有富含Li₃N的固體電解質(zhì)界面層（SEI）的高性能鋰金屬負(fù)極。然而，八電子轉(zhuǎn)移過程會(huì)在LiNO₃和Li₃N之間產(chǎn)生高能量壁壘。

圖1. IHP界面的LiNO₃分解和SEI的示意圖

上海交大梁正、岳昕陽、南方科技大學(xué)程春、深圳技術(shù)大學(xué)牛樹章等通過X射線光電子能譜(XPS)和高分辨率飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜(TOF-SIMS)對(duì)內(nèi)赫爾姆霍茲平面（IHP）上LiNO₃的分解行為進(jìn)行了系統(tǒng)地研究。

具體而言，這項(xiàng)工作研究了LiNO的存在、LiNO₃-LiNO₂-LiNO-Li₃N的分解路徑以及Li₃N生成的限制步驟。研究發(fā)現(xiàn)，鋰氧氮化物（LiNO）被確定為分解中間體，實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果證實(shí)了它在阻礙LiNO₃分解中的作用。

圖2. LiNO₃分解的表征

此外，研究結(jié)果表明，LiNO與極性V≡N鍵之間的偶極-偶極相互作用可改變N═O鍵的離子/共價(jià)性質(zhì)，從而大大促進(jìn)N═O裂解的能量轉(zhuǎn)移過程，并促進(jìn)LiNO₃還原，從而實(shí)現(xiàn)富含Li₃N的SEI。

因此，當(dāng)電解液中含有0.37 m的LiNO₃時(shí)，VN系統(tǒng)能有效抑制枝晶和死鋰的形成，并在1000次循環(huán)（1 mA cm^-2、1 mAh cm^-2）中達(dá)到99.7%的平均庫侖效率?？傮w而言，這些結(jié)果可促進(jìn)氮化物氧化斷裂過程，以為制備富含Li₃N的高性能鋰金屬電池鋪平道路。

圖3. 全電池性能對(duì)比

Catalytic Current Collector Design to Accelerate LiNO3 Decomposition for High-Performing Lithium Metal Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202302620