电池的设计正在从金属离子电池迅速转变为可充电金属电池。从理论上讲，金属可以提供最大的负极容量，并使电池具有更高的能量密度。而在实际中，这些优势只有在与金属负极相关的寄生表面反应得到控制的情况下才可能实现。这些表面副反应造成了诸多麻烦的问题，如枝晶的形成和活性物质的加速消耗，这导致了低循环寿命的负极，甚至电池失控。

近日，莱斯大学James M. Tour报道了一种无溶剂的改性方法，即固体粉末在Li金属表面的固体磨损。利用锂金属与这些粉末材料的自发还原反应，通过研磨和强制接触粗化的锂金属，在锂金属表面负载均匀的固体涂层。

文章要点

1）研究人员采用非极性聚四氟乙烯（PTFE）、五硫化二磷（P₂S₅）、二硫化钼（MoS₂）和极性聚丙烯腈（PANI）等不同材料作为粉末。

2）涂层揭示了与金属表面的同时传质和电子相互作用。电镀剥离实验表明，不同镀层对电极形貌的影响不同，对优化后的粉末具有有效的屏蔽能力，对P₂S₅和MoS₂具有良好的屏蔽性能。在透明电池中对P₂S₅修饰的Li金属负极的In-operando研究揭示了在镀覆/剥离过程中更平滑的电极轮廓和更均匀的膜。

3）实验结果显示，P₂S₅改性的锂金属负极在对称电池中可维持低极化超过4000 h，比裸锂负极长约8倍。在340次循环后，当P₂S₅改性的Li金属负极与实际的LiFePO₄正极（~3.2 mAh cm^-2）组合，在0.2 C下时，容量保持率超过70%。

与其他涂覆方法相比，固体研磨方法策略提供了一种使用具有不同组成的粉末来生产均匀涂层的简便、清洁和有效的方法。此外，该方法也适用于其它活泼金属。

参考文献

Weiyin Chen, et al, Brushed Metals for Rechargeable Metal Batteries, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202202668

https://doi.org/10.1002/adma.202202668