锂金属是组装高能量密度可充电电池的最理想的负极材料。然而，在重复的锂覆和剥离过程中不均匀的锂离子通量导致连续的锂枝晶生长和死锂形成，造成了电池严重的安全风险和短寿命，从而阻碍了锂金属电池的商业化。

近日，得克萨斯大学奥斯汀分校余桂华教授报道了在锂金属负极表面上构建平行排列的多孔纳米片来重新分布电解质和SEI中的锂离子通量，以稳定锂金属负极。

文章要点

1）研究发现，多孔纳米片使得电解质和锂金属之间直接接触，形成包含一些平行排列的多孔纳米片的多层SEI。而SEI外的多孔纳米片由于孔隙分布均匀，可以重新分布电解液中的锂离子通量。与已报道的基于其他2D材料的锂金属负极保护层不同，平行排列的多孔纳米片不仅重新分配了电解液和SEI中出现的不均匀的锂离子通量，而且促进了锂离子的快速传输。首次阐明了二维材料上的多孔在调节锂金属负极性能中的关键作用。因此，即使在高倍率下，锂金属负极也可以获得高库仑效率、低过电位和超长期循环稳定性。

2）以多孔氧化镁纳米片为例，在10 mA cm^-2的大电流密度下，受保护的锂负极的库仑效率达到99%，超过2500 h的持久可逆电镀/剥离。此外，使用保护负极、4V锂离子正极和商用碳酸盐电解液组装的全电池在500次循环后的容量保持率为90.9%。

Yangen Zhou, et al, Redistributing Li-Ion Flux by Parallelly Aligned Holey Nanosheets for Dendrite-Free Li Metal Anodes, Adv. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adma.202003920

https://doi.org/10.1002/adma.202003920