在高能量密度电池制造中，考虑到金属锂（Li）的最高容量（3860 mAh g^-1）和最低电位（相对于标准氢电极，3.04 V），因此被认为是负极的最终选择。而由锂枝晶生长造成的锂金属电池（LMB）内部短路的安全问题，根源在于其枝晶生长源于电化学过程，与锂的传输和反应不受控制有着内在的联系。

近日，浙江大学吴浩斌研究员，美国加州大学洛杉矶分校卢云峰教授报道了为超小厚度、长寿命的金属锂负极（LMA）设计了一种半固态界面（SSI）离子传输整流层。这种SSI是基于浸透液体电解质的Lewis酸性MOF纳米颗粒的涂层。

文章要点

1）研究人员选择了UIO-66，一种由具有丰富阴离子结合位点的ZrOx团簇组成的MOF来构建SSI。采用溶剂热法制备了均匀的UIO-66纳米粒子，并对其进行了调制和后酸处理，然后进行热活化，使不饱和金属中心充分暴露。然后以1，2-二甲氧基乙烷（DME）为溶剂，将UIO-66纳米颗粒悬浮液滴铸于锂箔上，制备了MOF包覆的LMA。

2）阴离子与Lewis酸性中心的结合和Li⁺在多孔通道中的类液液迁移使SSI在298 K时具有3.23x10^-7 cm² s^-1的高扩散系数和0.59的t_Li+，有效地抑制了Li的不均匀沉积和枝晶的生长。

3）研究人员制备基于MOF涂覆的薄LMA（≤50 µm）和厚LiCoO₂正极（~4 mAh cm^-2）组成的高比能量和体积能量密度的LMB。

该研究为电极-电解质界面的调控开辟了一条新的途径，可广泛应用于其他储能技术。

Xu et al., Ion-Transport-Rectifying Layer Enables Li-Metal Batteries with High Energy Density, Matter (2020)

DOI：10.1016/j.matt.2020.08.011

https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.08.011