基于锂金属（Li）负极可充电电池因其高的理论比容量和能量密度而受到越来越多的关注。然而，Li负极在循环过程中存在不可控的枝晶生长，稳定性差，安全问题等缺点。

基于此，电子科技大学康毅进教授，Ying Xu报道了合理地设计了一种含铋氧化物覆盖的碳布（BiO_x/CC）支架。

文章要点

1）研究发现，由于BiO_x与金属Li之间的化学反应，BiO_x原位转变为Li₃Bi合金，从而促进了熔融Li向Li₃Bi/CC支架中的注入。Li₃Bi/CC的三维结构为电极提供了较高的比表面积，降低了有效电流密度，从而抑制了枝晶的生长。此外，根据理论计算，Li在Li₃Bi表面的吸附能（−1.838 eV）大于体相Li的结合能（−1.606 eV），从而导致其在Li₃Bi表面的均匀成核和沉积。同时，Li原子在Li₃Bi表面的高扩散势垒减缓了Li原子向快速生长的位置（如枝晶）的密集迁移，进一步促进了Li的均匀沉积。

2）在无枝晶Li沉积条件下，Li/Li₃Bi/CC负极可稳定工作1800h以上，低电压滞后为20 mV，在20 mA cm⁻²的超高电流密度下稳定工作250次，，表现出更高的库仑效率、更好的循环稳定性和更好的可逆倍率容量。此外，与裸Li负极相比，在Li-S/Li-LiFePO₄电池中，具有更高的库仑效率、更出色的循环稳定性和更高倍率的可逆容量。

参考文献

Ying Xu, et al, Thermodynamic Regulation of Dendrite-Free Li Plating on Li₃Bi for Stable Lithium Metal Batteries, Nano Lett., 2021

DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02613

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c02613