开发能够有效抑制枝晶生长的金属负极（如锂（Li）、钠（Na）、钾（K）和锌（Zn））被广泛认为是金属基电池的研究方向。然而，对于不同的金属电池，伴随着不同的化学环境（如溶剂效应、电负性和离子半径），开发一种通用的构建无枝晶金属负极的方法仍然是一个巨大的挑战。
近日，北京化工大学邵明飞教授，Bowen Jin报道了在TiO2阵列上引入一个强吸电基团-氟(F)作为亲核中心来提高TiO2对各种金属负极的亲核性。
文章要点
1）密度泛函理论（DFT）计算表明，F杂原子可以作为电负性中心，降低Li、Na、K、Zn的吸附能，从而提高亲核性，降低成核过电位。
2）研究人员在碳布上构建了一种自支撑三维TiO2-F阵列（CC/TiO2-F），不仅实现了Li、Na、K和Zn的均匀成核，而且缓冲了金属沉积和剥离过程中的体积膨胀，从而实现了较高的CE和较长的循环寿命。此外，CC/TiO2-F基锂、钠、钾、锌对称电池的循环寿命分别高达1100、530、720和510 h，分别是纯CC电池的4.4、26.5、24.1和25.5倍。
3）用CC/TiO2-F@Li与LiFePO4（LFP）或硫（S）组装的全电池具有高初始容量和高容量保持率。此外，组装后的锂-硫电池在平坦和弯曲状态下都表现出高容量和长循环。
这项工作为开发高容量、高安全性的各种金属负极电池提供了一种新的策略。
参考文献
Junya Cui, Pan Yin, Annan Xu, Bowen Jin, Zhenhua Li and Mingfei Shao, Fluorine Enhanced Nucleophilicity of TiO2 Nanorod Arrays: A General Approach for Dendrite-Free Anodes towards High-Performance Metal
Batteries , Nano Energy, (2021)
DOI：10.1016/j.nanoen.2021.106837
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106837
