调控苯基分子偶极界面动力学实现锂金属电池高容量与长循环寿命

锂金属电池(LMBs)因其超低还原电位和超高容量被视为下一代储能终极方案，但枝晶问题严重制约其发展。研究人员通过精准调控苯衍生物电解液添加剂的边缘官能团结构，发现苯甲酸钠盐(BZ-COO)能显著提升界面稳定性，使Li-Li对称电池在5 mA cm?2苛刻条件下实现1600次超长循环，性能远超含─CH3或─CHO基团的苯类添加剂，为开发高性能LMBs表面平整化添加剂提供了新思路。

　　

锂金属电池(Lithium Metal Batteries, LMBs)凭借-3.04V的史上最低还原电位和3860 mAh g^?1的理论比容量，一直被誉为储能领域的"圣杯"。然而，活泼的金属锂电极在充放电过程中会产生枝晶状沉积，这些尖锐的锂枝晶不仅会刺穿隔膜引发短路，还会与电解液持续反应形成"死锂"，导致电池性能断崖式下跌。

研究团队另辟蹊径，从分子界面工程角度切入，发现苯环衍生物电解液添加剂的边缘官能团结构对抑制枝晶具有决定性作用。就像精准调控分子"触手"的柔韧性一样，他们将苯甲酸钠盐(BZ-COO)这个带有柔性羧酸根基团的"分子调解员"引入电解液体系。这个聪明的设计让BZ-COO分子能在电极界面形成动态保护层，既像"分子缓冲垫"一样均匀锂离子流，又像"离子高速公路"一样促进锂离子快速传输。

实验数据令人振奋：采用BZ-COO添加剂的锂对称电池在5 mA cm^?2的超高电流密度下，居然实现了超过1600次的马拉松式循环，寿命是传统苯类添加剂的3倍以上。更妙的是，与含刚性甲基(─CH₃)或醛基(─CHO)的苯衍生物相比，BZ-COO的柔性羧酸根就像会跳华尔兹的"分子舞者"，能随着电极表面动态调整取向，始终维持稳定的界面环境。

这项研究为破解锂金属电池的"枝晶魔咒"提供了全新思路——通过精准设计分子偶极子的界面动力学行为，就像给狂野的锂离子戴上智能导航仪，让它们在电极表面跳起整齐的"集体舞"，最终实现电池性能的飞跃。这种"分子级界面工程"策略，或将开启高能量密度电池的新纪元。