锂（Li）具有极高的理论容量和最低的电化学电位，被认为是下一代Li金属电池（LMBs）的理想负极。然而，由于Li枝晶生长的失控和严重的副反应，Li的安全性和循环稳定性差阻碍了其在LMBs中的实际应用。虽然人们已经提出了制造锂负极的各种策略，但开发高倍率的LMB仍然是一个巨大的挑战。高倍LMB需要快速的Li⁺扩散动力学和改善负极与电解质之间的界面Li⁺扩散。而亲Li的锂合金（Li_xM，M=Al，Cu，Sb和Sn等）具有降低锂成核势垒的特点，是一种潜在的无枝晶Li负极材料。

近日，韩国高丽大学Dong-Wan Kim报道了提出了一种新颖的工业可行的策略，通过化学腐蚀的超薄硅片和纽扣型电池中的Li之间的自发合金化反应（也称为预锂化），在Li负极上制备三维多孔Li-Si合金型界面骨架（LSIF）。

文章要点

1）与先前报道的减少Li枝晶生长的富Li合金不同，LSIF是在室温（RT）下通过一锅合金化6 h合成，没有电化学沉积或熔融Li注入。此外，由大量微米级Li₁₅Si₄颗粒组成的亲锂LSIF的多孔形貌可以通过改变合金化时间和电解质来进行优化。此外，由于LSIF中Li₁₅Si₄和Li之间存在合理的电位差，所以LSIF具有坚固性，并保持了其微结构和化学完整性，促进了均匀的Li沉积/扩散。由于微结构提供了足够的空间，它还可以调节重复镀锂/剥离过程中的体积波动。值得注意的是，LSIF平衡的离子/电子导电特性对高倍率LMB是有利的。

2）得益于这种“吞噬枝晶”的界面框架，开发的对称电池保持了超低的过电位（9-14 mV）和平坦的电压平台，具有超长的寿命（≈1000 h），并且在恶劣的条件下稳定循环达到400次，没有任何短路迹象，因而适合商业使用（10 mA cm^-2，5 mA h cm^-2）。此外，当与商用LiNi_0.5C_0.2Mn_0.3O₂（NCM）或LiFePO₄（LFP）配合组合时，采用LSIF@Li负极的LMB可提供出色的倍率性能（0.5-10 C）、出色的容量保持率和稳定的CE（>99%），以及在10 C下稳定的长期循环性能（CM为1000次，LFP为2000次）。

这些结果表明，LSIF@Li负极是一种很有前途的“防枝晶”（不生长Li枝晶）负极材料，可以实现下一代充电电池的快速充电（特别是在>5 C下）。

参考文献

Jung Been Park, et al, Porous Lithiophilic Li–Si Alloy-Type Interfacial Framework via Self-Discharge Mechanism for Stable Lithium Metal Anode with Superior Rate, Adv. Energy Mater. 2021

DOI: 10.1002/aenm.202101544

https://doi.org/10.1002/aenm.202101544