锂（Li）种子成核被认为是实现均匀Li沉积的一种很有前途的策略。然而，在反复充放电过程中，团聚和粉化问题会迅速使形核晶种失效，从而导致不可控的Li枝晶生长。
近日，北京航空航天大学宫勇吉教授，电子科技大学Xiaokun Zhang报道了在多孔碳层表面均匀修饰的液体GaIn纳米颗粒（GaN NPs@C），其具有自愈合结构，可以保护Li金属免受枝晶和抑制死锂的形成。
文章要点
1）这种设计具有以下几个优点：i）GaIn NPs在镀锂前发生了锂化反应（0 V vs Li/Li+以上），形成了Ga−In−Li合金，降低了Li成核势垒；ii）均匀分散的GaIn NPs消除了由于电极几何结构和微观结构的波动引起的Li离子通量的不均匀性，缓解了电极边缘或尖锐突起处的优先成核和沉积；iii）更重要的是，在Li剥离（充电至1.0 V vs Li/Li+）后，GaIn NPs转变回具有高变形能力的液态二元共晶，从而实现了大体积变化引起的结构损伤的自修复，这使得GaIn NPs能够维持诱导均匀的Li成核和沉积的功能，并且具有长期的循环稳定性。
2）得益于这些优点，GaIn NPs@C电极在400多次循环中表现出极大的循环稳定性，平均库仑效率高达99.03%。即使在数百次循环后，仍能保持超低的成核过电位（近0 mV）。在电流密度为1.0 mA cm−2时，对称电池的循环寿命超过900h，容量达到2 mAh cm−2。此外，与磷酸铁锂（LFP）正极配对的全电池具有优异的倍率性能和稳定的循环性能，在0.5 C下容量利用率（N/P=1.875）超过320次循环，从而显示出巨大的实际应用潜力。
这种自修复成核种子的设计为获得高性能锂金属复极提供了重要的启示。
参考文献
Pengbo Zhai, et al, Self-Healing Nucleation Seeds Induced Long-Term Dendrite-Free Lithium Metal Anode, Nano Lett., 2021
DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02521
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c02521
