鋰電領(lǐng)域超級團(tuán)隊(duì)，Arumugam Manthiram教授課題組分別于2月21日、26日發(fā)表了Angew.、AEM，以下為相關(guān)工作簡要介紹。

1. Arumugam Manthiram最新Angew：COF修飾鋰負(fù)極10 mA/cm2循環(huán)超過1萬小時(shí)！

鋰金屬顯示出實(shí)現(xiàn)高能量密度可充電池的巨大潛力。然而，鋰金屬電池的實(shí)際應(yīng)用仍然面臨著鋰枝晶的形成和鋰金屬上不穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)界面（SEI）的挑戰(zhàn)。

德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校Arumugam Manthiram等在鋰上原位制造薄的共價(jià)有機(jī)骨架層（COF-Li）以抑制鋰枝晶生長并減輕鋰負(fù)極上的副反應(yīng)。

圖1. 材料制備及表征

COF具有周期性且均勻的孔隙率，允許選擇性地篩分鋰離子并引導(dǎo)均勻的鋰沉積。當(dāng)原位制備的COF-Li作為Li-S電池的負(fù)極時(shí)，它在更復(fù)雜的工作條件下顯示出多種優(yōu)勢。首先，COF-Li保護(hù)鋰免受硫化鋰的直接沉積，從而有效提高硫利用率。其次，COF-Li可防止非活性物質(zhì)的形成，包括氧化硫物質(zhì)，這有助于提高鋰的利用率。最后，COF可有效抑制鋰枝晶的生長，并避免有機(jī)電解液與鋰的直接接觸，從而降低電解液的消耗。

圖2. 對稱電池性能

實(shí)驗(yàn)顯示，COF-Li在反復(fù)鋰沉積/剝離過程中表現(xiàn)出非枝晶形態(tài)，并在10 mA cm^-2的高電流密度和10 mA h cm^-2的高面積容量下表現(xiàn)出超過13200小時(shí)的超長循環(huán)壽命和僅為16 mV的極低過電位。該方法強(qiáng)調(diào)了選擇性篩分鋰離子和在復(fù)雜工作條件下有效保護(hù)鋰負(fù)極的重要性，并為鋰負(fù)極保護(hù)開辟了一條新的道路，也對其他工作條件復(fù)雜的金屬電池具有指導(dǎo)意義。

圖3. 鋰硫電池性能

Covalent Organic Framework as an Efficient Protection Layer for Stable Lithium-metal Anode. Angew 2022. DOI: 10.1002/anie.202116586

2. AEM：深入理解過渡金屬離子對SiOx/Gr復(fù)合負(fù)極的影響

硅負(fù)極因其超高容量、豐富性和低成本被認(rèn)為是石墨（Gr）負(fù)極最有前景的替代品之一。將硅基負(fù)極與高鎳層狀氧化物正極LiNi_xMn_yCo_1?x?yO₂ (NMC, x ≥ 0.8) 耦合可以提高電動(dòng)汽車的行駛里程。過渡金屬(TM)離子溶解和沉積一直是Gr基鋰離子電池眾所周知的失效模式。然而，很少報(bào)道與TM離子沉積在Si基負(fù)極上相關(guān)的機(jī)理見解。

德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校Arumugam Manthiram等介紹了原位沉積的TM離子對SiO_x/Gr復(fù)合負(fù)極的影響，以及 Ni、Mn和Co對結(jié)構(gòu)和電化學(xué)穩(wěn)定性的單獨(dú)影響以及潛在的退化機(jī)制。