跟着锂电池技能的迅猛发展，锂金属电池因其潜在的高单位体积内的包括的能量而引起了科学界的广泛重视。锂金属作为负极资料，具有极高的理论比容量（3,860 mAh g）和最低的电极电位（−3.04 V相对于规范氢电极），因而被认为是完成下一代高比能电池的要害。但是，锂金属电池在实践运用中面对着许多应战，其间尤为杰出的是锂枝晶的构成和库仑功率低下问题。这样一些问题不只严峻威胁电池的安全性，还导致循环寿数显着缩短，然后约束了锂金属电池的大规模商业化运用。为客服上述难题，研讨者们提出了无负极锂金属电池的概念。在这种规划中，电池的负极开始仅由铜基底组成，电池运转过程中所需的锂彻底来自正极资料。因为去除了传统的锂金属负极，理论上能够大幅度的进步电池的单位体积内的包括的能量，并显着降造本钱和安全危险。但是，因为锂金属在堆积和剥离过程中易产生枝晶并不断耗费，导致无负极锂金属电池在循环过程中的锂损耗严峻，循环安稳性较差，然后约束了这一新式技能的实践运用。面对这些应战，科学家们测验经过改进电解液成分和规划人工外表保护层来调控锂的堆积行为，以提高锂金属电池的循环功能。但是，现在用于无负极锂金属电池的商业碳酸酯电解液在实践运用中仍存在许多问题，如锂枝晶的不可控成长以及电池循环过程中锂的不可逆丢失等。因而，开宣布适用于无负极锂金属电池的新式电解液添加剂，成为了当时研讨的热门。

  在此布景下，同济大学马吉伟教授&柏林工大Peter Strasser&华科黄云辉、伽龙团队携手展开了一项立异性研讨，提出了一种根据P区金属的电解液添加剂的新策略，旨在经过在商业碳酸酯电解液中构成安稳的人工保护层来调控锂的堆积行为。他们以痛苦亚锡（Sn(Oct)2）作为模型添加剂，发现痛苦根基团能够优先吸附在铜基底上，促进均匀的锂堆积并按捺副反应的产生。此外，锡离子在高电位下优先堆积构成亲锂合金层，然后增强铜基底对锂的亲和性。在这种新式添加剂的辅佐下，无负极锂金属电池展现出优异的循环安稳性和高库仑功率，显示出杰出的商业运用潜力。

  （1）试验初次开发了用于商业碳酸酯电解液的P区金属添加剂研讨团队初次开发了一种P区金属添加剂，以痛苦亚锡（Sn(Oct)2）为模型添加剂。在商业碳酸酯电解液中，痛苦根基团优先吸附在铜基底上，构成了一层非碳酸酯基的保护层，有用按捺了副反应的产生。这一立异办法显着改进了锂金属的均匀堆积行为，为无负极锂金属电池的安稳循环供给了新的处理方案。

  经过在初始阶段堆积锡离子构成安稳的亲锂合金层，增强了铜基底对锂的亲和性。在这种新式添加剂的辅佐下，运用商业碳酸酯电解液的无负极锂金属软包电池展现出优异的循环安稳性，库伦功率到达约99.1%。此外，这一系列添加剂也相同适用于其他碱金属电池（如钠金属电池），展现了高度的普适性和潜在的商业运用远景。

  图4: Li NCM扣式电池和Cu NCM软包电池的电化学功能测验，软包电池可视化以及锂离子溶剂化剖析。

  本文经过开发一种新式的电解液添加剂“新宗族”，研讨团队处理了传统锂金属电池面对的枝晶成长和低库仑功率问题。该添加剂经过在商业碳酸酯电解液中引进痛苦亚锡，完成了在铜基底上优先吸附构成保护层，按捺了副反应的产生，一起促进了均匀的锂堆积。此外，锡离子在初始阶段构成的安稳亲锂合金层显着进步了铜基底对锂的亲和性，逐步增强了电池的循环安稳性。这一研讨不只打破了无负极锂金属电池的循环安稳性瓶颈，还为其他碱金属电池（如钠金属电池）的开发供给了新的思路。总的来说，该作业标明，经过合理规划电解液添加剂和调控界面层，能够轻松又有用提高电池功能，为高能量密度电池的商业化运用奠定了根底。原文概况：Shi, J., Koketsu, T., Zhu, Z. et al. In situ p-block protective layer plating in carbonate-based electrolytes enables stable cell cycling in anode-free lithium batteries. Nat. Mater. (2024).

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