锂金属电池是用于高能密度能量存储的重要设备，但是锂金属负极与电解质具有很高的反应性，并形成不受控制的锂枝晶，从而引起不良的寄生反应，降低循环稳定性并引发安全隐患。尽管在部分解决这些问题上取得了显著进展，但在电极/电解质界面处的Li金属始终会发生寄生反应和枝晶形成。

有鉴于此，中科大季恒星教授，万立骏院士报道了一种新型的金属负极，该负极使Li向内生长到金属箔中而不是表面沉积，从而可以抑制寄生反应并避免在锂化/去锂循环中形成枝晶。

文章要点

1）基于可逆固溶反应的电化学脱合金化工艺可以在非常接近Li / Li +氧化还原对的电位下进行，这得益于锂-锂化过程中锂金属合金相的柔性结构变化。可逆地生成了可变的锂金属合金相，例如LixAg（x = 4.7 – 20）而不是金属Li。

2）基于固溶体的合金相不仅提供箔主体中的合金相与箔表面处的Li原子之间的Li浓度梯度，而且还提供比本体Li金属更高的Li原子扩散系数。以这种方式，在锂化过程中在合金/电解质界面处产生的Li原子可以在箔内部扩散以形成合金，而在脱锂过程中，可以将脱合金产生的Li原子在一定时间内从箔中提取出来，该过程相当于放电。

3）Li的这种独特的向内生长镀层避免了枝晶的形成，并在高CE的情况下实现了稳定的循环性能，因此，可以在整个电池中实现电解质用量的减少和低的正负极容量比。

该研究提供了一种在金属负极中存储锂的新策略，并提出了针对下一代高能LMBs优化金属负极的新途径。

Song Jin, et al, Solid-solution based metal alloy phase for highly reversible lithium metal anode, J. Am. Chem. Soc., 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c01811

https://doi.org/10.1021/jacs.0c01811