锂（Li）金属具有3860 mAh g⁻¹的超高理论比容量和最低的电化学电位，被认为是可充电锂离子电池（LIB）低容量碳负极的理想替代品。然而，源于锂枝晶的形成和生长失控的安全问题，严重困扰了Li负极的实际应用。

近日，格里菲斯大学张山青教授，江苏师范大学Chao Lai提出了一种简单有效的构建Li金属保护层的方法。

文章要点

1）利用廉价的金属氯化物AlCl₃、CuCl₂和ZnCl₂对锂金属表面进行改性，通过简单的一步法在Li金属表面形成不同形貌的三维保护层。选择AlCl₃、CuCl₂和ZnCl₂主要是因为它们无毒、成本低、容易获得等优点。此外，它们对应的金属包括Al、Cu和Zn具有优异的导电性，这将有助于快速均匀地沉积锂。

2）在修饰电极中，CuCl₂诱导的纳米玫瑰状多孔多组分保护层通过独特的动态保护机制显示出最有效的保护效果。具有形貌可控传质和可逆电化学控制锂离子储存和释放的保护层随着电池循环而逐渐改变，即使在高电流密度下也能有效地调节锂离子的沉积行为。

3）动态保护机制源于参与电化学过程的氧化还原物种CuCl，导致原位形成一层平坦的SEI膜，从而保证了Li金属负极在半电池和全电池配置下的长期稳定性。通过这样一种独特的机制，CuCl₂修饰的Li负极在5 C的高电流密度下，即使经过500次循环后也可以保持无枝晶的平坦表面形貌。

这项工作有望为设计新一代锂基电池锂负极的有效保护层提供一种新的途径。

参考文献

Shangshu Qian, et al, CuCl₂-Modified Lithium Metal Anode via Dynamic Protection Mechanisms for Dendrite-Free Long-Life Charging/Discharge Processes, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202103480

https://doi.org/10.1002/aenm.202103480