在3D碳基锂阳极中使用氮化锂梯度用于高度稳定的锂金属电池

近日，武汉理工大学陈伟民、于发全和重庆绿色智能技术研究院王亮发表了题为《InsitugenerationofLi3Nconcentrationgradientin3Dcarbon-basedLianodestohigh-stable锂金属电池”在能源化学杂志。

由于便携式电子产品、电动汽车和清洁能源存储设备的快速发展，开发具有高储能能力和长寿命的可充电电池已成为当务之急。与标准氢电极相比，锂具有较高的质量比容量(3860mAhg-1)和较低的电化学电位(-3.04V)，是下一代储能系统最有前途的负极材料之一。

然而，锂的电化学不稳定性和无主性导致在锂电镀/脱锂过程中枝晶生长不受控制，体积无限膨胀，导致不可补充电解质的消耗和内部短路;因此，阻碍了锂金属负极(LMA)的实际应用。

在此，采用热扩散法(CC/Li/Li3N)在碳基骨架上原位制备了具有Li3N梯度的三维(3D)锂负极。密度泛函理论计算表明，Li3N层上的Li+扩散能垒比Li表面低近20倍，表明Li3N可以促进Li+的有效扩散并在Li过程中承受高电流密度。电镀/剥离过程。

原位光学显微镜进一步证实，Li3N可以有效地使Li+穿过电极/电解质界面，并在高电流密度下实现一致的无枝晶生长。当与LiFePO4正极组装时，完整的电池在液体电解质电池和固态电池中表现出优异的循环稳定性和高容量保持率，证明了CC/Li/Li3N负极具有广阔的商业通用性。