第一作者：劉銘、馬江珊為共同一作 通訊作者：馬志鵬、宋愛玲、邵光杰 通訊單位：燕山大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院 論文DOI：10.1002/adfm.202416527 全文速覽 該論文著重歸納總結(jié)了馬志鵬、宋愛玲、邵光杰團隊在磁流體效應(yīng)調(diào)控鋰金屬沉積方面的研究進展。團隊在碳布基底上生長鐵磁性CC@CoF2/C納米陣列，實現(xiàn)了均勻、無枝晶的深層鋰沉積。有限元模擬、原位表征和電化學(xué)測試表明，納米片陣列通過洛倫茲力調(diào)控Li+成核位點，抑制枝晶生長，并形成富含LiF的固態(tài)電解質(zhì)界面。該復(fù)合負極對稱電場在1 mA cm-2電流下表現(xiàn)出超10,000 h長循環(huán)壽命，配對LiFePO4正極后在2C倍率下循環(huán)1000次容量保持率達92%。為開發(fā)磁性材料以調(diào)控鋰金屬在深度電鍍過程中的穩(wěn)定和均勻沉積提供了新的思路。 背景介紹 鋰金屬電池(LMBs)因其超高理論比容量和低電位，成為下一代高能量密度電池的潛力候選。然而，鋰枝晶生長和固態(tài)電解質(zhì)界面(SEI)不穩(wěn)定性導(dǎo)致的容量衰退和安全隱患，嚴重制約了LMBs的應(yīng)用。鋰枝晶在沉積/剝離過程中會破壞SEI層，導(dǎo)致鋰金屬暴露，引發(fā)副反應(yīng)和死鋰形成，從而降低庫侖效率和循環(huán)穩(wěn)定性。為了解決這些問題，研究者提出了包括功能化SEI層、三維(3D)集流體等策略，但現(xiàn)有方法仍未能完全解決深層鋰沉積和枝晶抑制問題。近年來，磁場的引入被作為一種新策略來調(diào)控鋰離子的沉積行為。通過在集流體上引入負載有磁性材料的納米陣列，如CoF2納米顆粒，可以產(chǎn)生微磁場，通過洛倫茲力作用優(yōu)化鋰離子的遷移路徑，調(diào)控鋰沉積過程，促進均勻沉積并抑制枝晶生長。與外部磁場不同，內(nèi)建磁場不需要額外的能量消耗和設(shè)備，降低了成本，同時能有效調(diào)整電解質(zhì)流動，進一步優(yōu)化鋰金屬的沉積形態(tài)，解決現(xiàn)有三維框架在深層沉積方面的不足。 Toc: 鐵磁性CC@CoF2/C誘發(fā)磁流體效應(yīng)促使鋰深鍍沉積，達到抑制枝晶效果 研究出發(fā)點 在鋰金屬電池中引入磁場，用于調(diào)控鋰離子的深度沉積，包括內(nèi)建磁場和外部磁場兩種方式。磁場的引入可以在鋰沉積過程中細化晶粒，促進均勻致密的鋰沉積。同時，磁場還可以調(diào)節(jié)電解液在三維集流體微空間中的流動模式和速度，產(chǎn)生磁流體動力學(xué)效應(yīng)(MHD)，通過洛倫茲