将锂金属作为下一代高能量密度电池负极材料必须克服电极表面不均匀电沉积引起的锂枝晶生长这一主要瓶颈。

近日，俄罗斯莫斯科罗蒙诺索夫国立大学Olesya O. Kapitanova，瑞典查尔姆斯理工大学Aleksandar Matic，Shizhao Xiong报道了系统设计的相场模拟研究，研究了锂离子的传质与电沉积过程之间的内在联系。

文章要点

1）研究人员通过相场模拟，可视化地描述了锂离子浓度和电场，揭示了操作温度、电解液中锂盐浓度和外加电流密度这三个关键实验参数对锂沉积微观结构的影响。

2）结果表明，低操作温度、电解液稀释以及外加电流密度大等因素导致电极表面锂离子迅速耗尽，是导致锂离子电沉积不均匀的内在驱动力。因此，减轻锂离子在电极表面的损耗是实现无枝晶电镀锂工艺的一个可行途径。

研究结果为调节锂离子的传质以抑制锂枝晶生长提供了指导原则，所采用的方法也可普遍应用于其他基于金属负极的电池系统，以了解和定制电沉积过程。

Xieyu Xu, et al, Role of Li-Ion Depletion on Electrode Surface: Underlying Mechanism for Electrodeposition Behavior of Lithium Metal Anode, Adv. Energy Mater. 2020

DOI: 10.1002/aenm.202002390

https://doi.org/10.1002/aenm.202002390