金屬鋰因其最高的能量密度而被認(rèn)為是鋰基電池的終極負(fù)極材料。然而，商用金屬鋰箔作為負(fù)極來說太厚，很難與全電池中的普通正極平衡其過高的面積容量。
為此，華中科技大學(xué)李會巧教授等人提出了一種低成本、可擴(kuò)展和連續(xù)制備的化學(xué)減薄技術(shù)，用于大規(guī)模卷對卷生產(chǎn)超薄鋰箔。具體來說，作者使用Naph/DME溶液（萘在1,2-二甲氧基乙烷中）作為化學(xué)稀釋劑，通過鋰和萘之間的路易斯酸堿反應(yīng)自發(fā)地與厚鋰金屬反應(yīng)并降低其厚度。僅需20分鐘的減薄處理，便可得到厚度可小于15 μm且表面整潔光滑的鋰箔。
鋰箔產(chǎn)品的減薄速度和厚度可以通過調(diào)整減薄劑濃度、反應(yīng)溫度、操作方式來控制，具有高度的按需定制生產(chǎn)靈活性?；瘜W(xué)減薄反應(yīng)簡單、省時(shí)，不需要昂貴的設(shè)備和復(fù)雜的生產(chǎn)工藝，因此易于放大和進(jìn)行連續(xù)卷對卷制備。
圖1. 鋰金屬電池中不平衡的N/P比及超薄鋰箔的制備示意圖
此外，在減薄過程中收集在儲罐中的Li-Naph/DME溶液也可以作為副產(chǎn)品使用。在變薄時(shí)，蝕刻的鋰原子會溶解到Naph/DME中并形成Li-Naph復(fù)合物，離域的自由電子賦予Li-Naph/DME強(qiáng)大的還原能力，接近鋰金屬本身。
因此，該溶液能夠作為具有重要價(jià)值的多功能副產(chǎn)品進(jìn)一步利用，如用作化學(xué)還原劑或用于表面清潔和其他工業(yè)處理的洗滌溶液。最終廢液中所含的鋰離子也可以通過鈉鹽交換以碳酸鋰的形式回收，實(shí)現(xiàn)了這種用于超薄鋰箔制備的化學(xué)減薄方法的鋰原子經(jīng)濟(jì)性?？傊?，這項(xiàng)工作提供了一種獲得超薄鋰箔的最新策略，為金屬鋰負(fù)極在未來高能量密度電池中的實(shí)際應(yīng)用鋪平了道路。
Facile, Atom-Economic, Chemical Thinning Strategy for Ultrathin Lithium Foils, Nano Letters 2022. DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c00338
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