三维氧化锌/硒化锌异质结构锂宿主界面工程实现无枝晶快速充电锂金属电池

为解决锂金属负极存在的枝晶生长失控和体积膨胀严重等问题，来自国内的研究人员开发了一种在黄铜纤维上构建ZnO/ZnSe异质结构的亲锂三维宿主（ZnO/ZnSe@Brass）。该研究通过形成富含Li2Se和Li2O的SEI膜，显著提升了离子电导率和机械强度，使对称电池在20 mA cm?2下循环超过10,000次，并与LiFePO4组装的全电池在2 C下循环超过500次，为快充锂金属电池的设计提供了新思路。

　　

锂（Li）金属负极（Lithium Metal Anodes, LMAs）因其极高的理论容量和较低的氧化还原电位而备受关注。然而，不可控的锂枝晶生长和显著的体积膨胀严重损害了其循环稳定性，尤其是在高电流密度下。本研究通过将氧化锌/硒化锌（ZnO/ZnSe）异质结构集成到黄铜纤维上，开发了一种亲锂性的三维锂宿主（ZnO/ZnSe@Brass），旨在增强锂金属电池的快速充电能力。这种分级结构有效缓解了锂化过程中的体积膨胀并降低了局部电流密度。均匀分布的ZnO/ZnSe作为锂负极的亲锂表层，促进了平滑且致密的锂沉积。值得注意的是，原位形成的固态电解质界面膜（Solid Electrolyte Interphase, SEI）富含硒化锂（Li₂Se）和氧化锂（Li₂O），提供了高离子电导率和优异的机械强度，从而加速了离子传输和电荷转移动力学。受益于ZnO/ZnSe@Brass宿主的协同效应，所制备的锂对称电池表现出卓越的循环性能，超过10,000次循环（20 mA cm^?2/1 mAh cm^?2），并支持在80 mA cm^?2的超高电流密度下进行快速充电。当与磷酸铁锂（LiFePO₄）正极配对时，全电池展现出优异的循环寿命（在2 C倍率下>500次循环）和出色的倍率性能。ZnO/ZnSe@Brass作为锂宿主的这一发现为设计用于快速充电锂金属电池的先进LMAs提供了新的见解。