锂（Li）沉积过程中阴离子消耗的不均会引发空间电荷效应，产生Li枝晶，严重阻碍了锂金属电池（LMBs）的实际应用。
近日，江苏师范大学赖超教授，加拿大国立科学院孙书会教授，Gaixia Zhang报道了提出了一种平面分子酞菁钴（CoPC）添加剂来有效改善LMBs的电化学性能。
文章要点
1）CoPc逐层存在于锂金属负极电极的表面。由于CoPC可以与Li+离子形成配合物，这种平面分子级包覆层（PMCL）不仅可以使Li+离子的分布更加均匀，而且可以提高Li+离子的转移数，降低空间电场，从而抑制Li枝晶的形成。尤其是致密的CoPC PMCL可以减少溶剂与活性Li的直接接触，从而大大抑制了循环过程中的副反应。
2）实验结果显示，在最佳条件下，在3 mAh cm−2的高电镀容量下，Li|Li对称电池的循环寿命可达720 h。此外，尽管锂离子电池稀电解质中CoPc的加入量仅为0.00003 mm（1.0 millimole L-1），但循环性能得到了明显改善，在稀电解质中质量负载量为9.8 mg cm−2时，循环性能达到97.8 mAh g−1。此外，组装的Li|LiFePO4全电池还可以在稀电解液条件下（3 µL mg-1）循环200次以上。
3）研究人员通过X射线吸收近区谱(XANES)、扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)、X射线光电子能谱(XPS)、密度泛函理论(DFT)和量子力学(QM)计算证实了上述这些优良的性能。
这项研究为通过表面分子层覆盖同时构建稳定的正负界面开辟了一条新的途径。
参考文献
Hongliu Dai, et al, Cobalt Phthalocyanine Derived Molecular Isolation Layer for Highly Stable Lithium Anode, Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI: 10.1002/anie.202106027
https://doi.org/10.1002/anie.202106027
