由于超高容量和最低的电化学势，锂金属负极被认为是下一代电池的理想负极材料。然而，由于锂枝晶的生长，库仑效率低以及较大的体积变化等引起的安全隐患，阻碍了锂金属负极的实际应用。
有鉴于此，上海交通大学杨军教授报道了一种易于制备3D结构的高度稳定的锂金属负极，以实现无枝晶的锂沉积并减轻锂金属负极的体积变化。
文章要点：
1）商业AlN粉末首先被球磨至约1μm的粒径。锂金属粉末（SLMP）颗粒呈球形，直径为30〜50 um，直径约80 nm，长度约2μm的碳纳米管用作电极的导电和增强剂。锂粉，碳纳米管和磨碎的氮化铝在被压成颗粒之前已被均匀混合。AlN，CNT和SLMP粒径的差异确保了AlN和CNT可以涂覆在SLMP的表面上。在惰性Ar气氛中对压制的颗粒进行热处理后，即可获得LAN电极。在热处理过程中，AlN将与SLMP反应生成Li3N和LiAl合金。锂球被Li3N，LiAl合金，CNT和未反应的AlN覆盖。LAN电极的厚度约为500μm，表面相对平坦。
2）通过锂金属和AlN的原位反应，利用Li3N@LiAl嵌入的锂金属颗粒构建了坚固的3D结构电子/离子导电框架。Li3N/LiAl和3D复合结构具有出色的电子/离子混合电导率，界面面积增加，可显著改善电极动力学并抑制循环时的体积变化，而LiAl合金的亲硫作用和Li离子通量在电极内部的均匀分布避免了锂枝晶沉积。
3）这种锂金属电极在碳酸盐和醚基电解质中均表现出优异的电化学可逆性。与LiFePO4和硫化聚丙烯腈（S@pPAN）正极配对，整个电池具有高度稳定的长期循环性能。
Tao Zhang, et al, Stable Lithium Metal Anode Enabled by a Lithiophilic and Electron/Ion-Conductive Framework, ACS Nano, 2020
DOI: 10.1021/acsnano.9b10083
https://doi.org/10.1021/acsnano.9b10083
