目前，最先进的锂离子电池(LIBs)可以提供约200 Wh kg^-1的能量密度。锂离子电池石墨阳极的比容量为372mAh g^-1，在很大程度上限制了能量密度部分的提升。金属阳极因为具有比石墨更高的比容量，故而成为一种极具吸引力的新选择。特别是铝和锌等金属，尽管它们提供的比能量密度比锂低，但是其具有丰富的自然资源。然而，与锂阳极面临的挑战一样，以铝或锌阳极为基础的金属阳极也会遭遇故障，如金属枝晶生长、不稳定的固体电解质界面形成和电池循环过程中的体积膨胀等。枝晶生长问题在很大程度上阻碍了下一代高能电池金属阳极的发展。近日，康奈尔大学的Lynden A. Archer教授等通过金属和衬底之间的界面设计极大促进了它们的强化学结合，生成了均匀的金属沉积，得到了高电池循环可逆性。

本文要点：

1）枝晶生长在很大程度上阻碍了下一代高能电池金属阳极的发展。通过增强金属和衬底之间的强化学结合，可以得到均匀的金属沉积，从而改善电池的循环可逆性。

2）金属沉积(铝或锌)和衬底之间的强化学键是引导致密的非平面沉积层形成的关键，减少了电化学形成非活性金属碎片的可能性。它还保证了在电池循环过程中，金属阳极能够连续地进入离子和电子传输路径。

3）使所制备的铝阳极在一定的面积容量范围内具有极高的电镀/剥离可逆性（99.6％–99.8％）。更为重要的是，在8 mAh cm^–2的面积容量下，可以实现长达3600h的循环，这比以前的报告高出一到两个数量级。

Matios, E., Li, W. Guided by metal–substrate bonding. Nat Energy (2021).

DOI: 10.1038/s41560-021-00808-7

https://doi.org/10.1038/s41560-021-00808-7