尽管锂（Li）金属具有作为高能量密度锂电池电极的潜力，但主要由于其电化学可靠性不足，Li金属仍远未实用化。

近日，延世大学Sang-Young Lee展示了将胆甾型液晶（cLC）-纤维素纳米晶（CNC）（cLC-CNC）纳米膜作为一种天然材料，用于机械坚固和自组装的有序纳米孔离子通道，从而实现可持续的锂金属电极。

文章要点

1）对cLC-CNC纳米膜的胆甾型液晶结构及其螺距变化进行了细致的研究，重点研究了其对离子传输曲折和枝晶抑制的影响。由于具有最佳弯曲性能的有序纳米cLC结构和CNCs的高机械模数，cLC-CNC纳米膜实现了均匀的Li离子通量，改善了镀锂/脱嵌循环性能，同时防止了Li枝晶的生长，缓解了Li金属电极的体积膨胀。

2）研究人员将cLC-CNC(1µm)@Li（20 µm）负极与高面积容量的NCM811正极（3.8 mAh cm^-2）相耦合，研制出实用化的高能量密度锂金属全电池。得益于结构的独特性，cLC-CNC@Li使得所得到的锂金属全电池（在具有挑战性的N/P比1.0下）能够提供高能量密度（890 Wh L_cell^-1）和稳定的循环性能。

3）值得注意的是，在cLC-CNC@Li中，Li金属在充放电循环期间的厚度变化被抑制，这有利于更好地保持体积电池的能量密度。因此，用传统合成材料难以获得的cLC-CNC纳米膜，作为一种天然材料平台，有望为下一代金属电池电极的发展带来新的机遇。

参考文献

Yong-Hyeok Lee, et al, Enabling Sustainable Lithium Metal Electrodes via Cholesteric Liquid Crystalline Cellulose Nanocrystal Nanomembranes, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202200799

https://doi.org/10.1002/aenm.202200799