了解商用锂金属阳极的表面钝化作用及其晶体取向对电池性能的影响

《ACS Applied Energy Materials》：Understanding the Surface Passivation and Crystallographic Orientation Effects of Commercial Lithium Metal Anodes on Battery Performance

锂金属负极表面非均匀性及其与电池性能关联研究。分析5种商业锂负极的表面粗糙度、元素组成、钝化层（Li?O/LiOH/Li?CO?）及（110）取向晶体学特征，揭示Li?CO?钝化层促进稳定SEI界面，而Li?O/LiOH导致SEI劣化。通过锂||NCM811全电池验证，（110）取向负极实现均匀锂沉积。建立材料非均匀性-SEI结构-电池性能系统关联，提出标准化制造和评估方案。

　　

锂（Li）金属是下一代电池中最有前景的阳极材料之一。然而，由于缺乏制造和性能评估的标准，锂金属电池的商业化仍面临重大障碍。在这项研究中，我们对5种商用锂阳极进行了系统分析，以揭示其关键的物理和化学不均匀性，如表面粗糙度、元素组成、表面钝化物质以及晶体取向的变化。我们建立了结构与性能之间的关联，将这些不均匀性与电池性能联系起来。在制造和储存过程中，锂表面不可避免地会形成Li₂O、LiOH和Li₂CO₃等钝化物质。其中，Li₂O和LiOH层会降低随后形成的固体电解质界面（SEI）的质量，而Li₂CO₃则有助于形成更稳定、更均匀的SEI。(110)取向的锂由于其基底效应而有利于锂的均匀沉积。研究发现，理想的锂阳极应具有金属表面或Li₂CO₃钝化层，并具有(110)垂直于平面的晶体结构，这一点通过Li||NCM811全电池得到了验证。本研究建立了锂阳极不均匀性与其电化学性能之间的关联，强调了制定标准化制造和评估方案的紧迫性。