内容简述:
2026年6月20日,《Chemical Engineering Journal》发表了球王会体育官方网肖围教授课题组题为“A Statically and Dynamically Stable Anode Interface for High-Temperature Lithium Metal Batteries”最新研究成果,报道了一种通过LiF/Li22Sn5人工杂化保护层同步实现锂负极静态与动态双稳定,进而构筑耐高温长寿命锂金属电池的新策略。学院硕士研究生陈庚为论文共同第一作者,肖围教授和李国成副教授为论文共同通讯作者,球王会体育官方网为论文第一通讯单位。
锂金属负极凭借低氧化还原电位与高理论比容量,是高能量密度电池的理想候选负极。但其与电解液的高反应性会引发存储与循环过程的稳定性问题,严重阻碍实际应用。含LiF的界面层可有效改善界面稳定性。目前高浓度电解液、功能添加剂及表面修饰等改性手段虽可诱导LiF生成,但多侧重于提升循环动态稳定性,对高温存储腐蚀改善有限,且体系与工艺较为复杂。
本研究提出了一种基于选择性催化效应的静动态双稳定界面设计新策略,通过SnF2与Li之间的离子交换反应,原位构建了组分均匀分布的LiF/Li22Sn5人工杂化保护层,改善了金属锂的界面稳定性。研究表明,Li22Sn5合金相具有独特的选择性催化活性,可有效抑制碳酸酯溶剂分解,同时优先吸附并催化含氟电解质组分脱氟,原位生成高稳定性LiF组分。结合多维度光谱表征与分子动力学模拟,研究团队证实了合金相对含氟组分的优先吸附与脱氟促进作用,揭示了杂化界面的协同稳定机制:致密电子绝缘的LiF作为化学屏障阻断电子隧穿,大幅抑制寄生腐蚀反应,实现高温长期静态稳定;高离子电导的Li22Sn5构建连通离子通道,均匀化锂离子通量,引导致密均匀的锂沉积,保障循环过程动态稳定。该复合负极在60 ℃高温下展现出优异性能:对称电池静置72 h界面阻抗无明显增长1 mA cm-2条件下可稳定循环超1900 h,5 mA cm-2高电流密度下仍能稳定循环360 h;搭配高负载NCM622正极,在贫电解液(20 μL)、低N/P 比(N/P=2:1)等苛刻工况下容量保持率均超92%,60 ℃高温全电池100次循环容量保持率达83.3%,240 mAh双面软包电池100次循环后容量保持率达85.7%,充分证明了该电极设计策略的实际应用潜力。
该研究工作得到了国家自然科学基金(No. 52274292)、湖北省杰出青年基金(No. 2020CFA090)、和湖北省自然科学基金(No. 2025AFB376)等项目的支持。
图文摘要:

图(a)Li|LiF/Li22Sn5电极静态、动态双稳定界面作用机制示意图;
(b)NCM622||Li|LiF/Li22Sn5、NCM622||Li 电池60 ℃下循环性能对比图
文章链接:https://authors.elsevier.com/sd/article/S1385-8947(26)06097-3
(审核:肖围 编辑:雷宇)