中科院物理所吴凡团队：液态金属电极在电化学储能中的应用

关键词：液态金属电极、锂金属负极、固态电池、硫化物固态电解质、电化学储能、锂枝晶、SEI界面、吴凡团队

锂金属由于其最高的能量密度而被认为是最理想的锂电池负极材料，但传统的锂金属-液体电解液电池系统存在着低库仑效率、SEI重复破裂生成和锂枝晶生长等问题。由碱金属、芳香烃和醚类溶剂组成的复合液态金属溶液电极可抑制锂枝晶形核生长，从而解决以上问题，且比高温熔融的碱金属或碱化物合金更容易控制、更稳定、更安全。

液态金属溶液的研究背景

熔融态金属锂和液态钠钾合金存在需要高温来维持液态、金属锂熔点高（200℃）、界面润湿性差、安全性差等问题。液态碱金属溶液体系具有明显优势。然而，液态碱金属溶液的比容量较低（Li1.5BP3DME10的容量仅为29 mAh/g），单用液态碱金属溶液作为负极材料无法实现高能量密度电池。

解决方案与发展方向

需要设计一种新的结构/配置，将液态碱金属包裹在电池中间，形成稳定的界面层。液态碱金属也可以凝胶化形成凝胶膜层，并固定在碱金属表面。由于聚合物基材的作用，液态碱金属的挥发得到抑制，电池的长周期性能得到提高。同时，应开发与液态碱金属和固体电解质兼容的具有较高离子传导性的界面层。

应用展望

液态碱金属的应用前景是设计和开发一种新型的碱金属电池，可以实际应用液态碱金属和液态碱金属的凝胶层作为保护层。这将为大规模制备安全性高、能量密度高、循环寿命长的固态碱金属电池奠定良好基础。

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相关成果发表在 Precision Chemistry（2023），DOI: 10.1021/prechem.3c00030

来源：长三角物理研究中心（IOPLY）
原文链接：https://www.ioply.cn/html/content_554099.html