自进化梯度合金层实现了高能量锂电池用铝箔阳极的稳定性

《Advanced Materials》：Self-Evolving Gradient Alloy Layer Enables Stable Al Foil Anode for High Energy Lithium Batteries

铝锂合金阳极通过电镀锌界面层实现梯度合金化，有效抑制结构劣化并提升循环稳定性，全电池能量密度达452Wh/kg，运行11800次仍保持高库伦效率。

　　

摘要

铝（Al）箔阳极与锂（Li）合金化后，理论容量可达993 mAhg^?1，被认为是下一代高能量密度锂离子电池（LIBs）的有希望的候选材料。然而，由于天然形成的Al₂O₃钝化层导致的非均匀合金化过程，其实际应用受到了限制，这会引起严重的结构退化和电极粉化。本文提出了一种自发展的梯度合金化策略，通过可扩展的无电镀工艺在商用铝箔表面原位构建亲锂锌（Zn）界面层，从而实现均匀的锂合金化。该Zn中间层启动了一个低势垒的连续合金化路径——从LiZn到LiAl——从而促进锂的均匀渗透，抑制应力积累，并稳定固体-电解质界面（SEI）。结果表明，Al@Zn阳极在11,800次循环后仍具有超长的循环寿命和99.92%的高库仑效率，并为全电池提供452 Wh kg^?1的能量密度。综合的结构、电化学和理论分析证实，Zn引导的界面梯度有效缓解了机械故障和界面不稳定性。这项工作提出了一种实用且可扩展的界面工程方法，用于制造稳定、高性能的合金型阳极，为下一代锂离子电池的发展铺平了道路。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。