具有高能量密度的锂金属是可再充电电池的有希望的负极材料之一。然而，无法控制的锂枝晶生长严重阻碍了锂金属负极的商业化道路。受传统电镀中“流平”机制的启发，华中科技大学黄云辉，李真课题组将氮化硼纳米片（BNNSs）作为液体电解质添加剂可以使Li突起平整，并形成无枝晶的Li金属负极。2D BNNSs可以自动连续地平整锂沉积物，并适应镀锂/剥离过程中的体积变化。这种简单有效的策略适用于开发高性能储能设备中的无枝晶锂或其他金属负极。
文章要点：
1）在电解液中加入BNNS后，由于其二维结构和高模量，流平剂将之前沉积的Li平整化。为了突出流平效果，研究人员在常规的基于醚的电解质上进行10次镀锂/剥离过程以后，再在铜基材上添加BNNS 。在没有添加剂的情况下，沉积的锂呈现出典型的多孔形态，并且随着电池循环，锂枝晶会加剧生长。通过引入BNNS并运行10个循环后，先前沉积的Li会变平，从而产生光滑均匀的表面。SEM图像显示BNNS位于沉积的Li的顶部，充当镀锂/剥离的稳定可持续的流平层。
2）BNNS中的B原子作为路易斯酸位与电解质中的路易斯碱性阴离子相互作用，从而降低Li+浓度梯度并控制Li的沉积。BNNS添加剂的收集效应可在400 h内形成无枝晶的Li负极，并进行高达35 mAh cm-2的深镀锂/剥离过程。
3）研究人员使用有限元分析来模拟不同电解质中的Li+浓度和电流密度分布。电极与空白电解质之间的界面处的Li+浓度远低于初始浓度（1 M）。电极表面上的Li+耗尽将导致不均匀的Li沉积并最终导致枝晶生长。相反，由于BNNS电解质中的Li+传输更快，因此降低了浓度极化，有助于实现更均匀的镀锂和抑制枝晶生长。同时，研究人员还模拟了电流密度分布，以研究不同电解质中锂沉积的时间演变。在空白电解质中，Li+会先堆积在镀锂的尖端，从而导致电流密度分布不均匀。相反，BNNSs赋予阴离子捕获的特性可以促进Li+输运以补偿Li+的缺乏并减轻表面密度梯度，从而导致更均匀的局部电流分布和更均匀的Li镀层。
4）研究人员使用S正极和Li负极组装的全电池来评估BNNS电解质的实际应用效果。BNNS电解液在0.1、0.2、0.5、1 和2 C下的可逆容量分别为1223、979、830、745和574 mAh g-1，效果优于空白电解液。此外，在所有电流密度下，BNNS电池的极化比空白电池的极化小得多。因此，BNNSs不仅抑制Li的枝晶生长，而且还可以通过在电解液中形成曲折的路径来阻止多硫化物的穿梭效应。同时，在较低温度下，对Li-S电池的充放电容量进行了测试。BNNS电解液中更快的Li+迁移率可在低温下保持更高的容量，即在−20 °C下循环使用的Li–S电池保留了43.3％的室温容量，远高于空白电解质中的22.6％。
总之，这种简单有效的策略适用于开发高性能储能设备中的无枝晶锂或其他金属负极。
Jingyi Wu, et al, Electrolyte with boron nitride nanosheets as leveling agent towards dendrite-free lithium metal anodes, Nano Energy, 2020
DOI：10.1016/j.nanoen.2020.104725.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285520302822
