晶体面工程调控阴离子实现锂金属电池快速充电稳定性

锂金属电池(LMBs)因枝晶生长和界面不稳定严重制约其快充性能。研究人员开发了具有(110)晶面择优暴露的ZIF-8隔膜，通过不饱和Zn位点锚定TFSI?阴离子实现定向Li+传输，使Li||Cu电池在2 mA cm?2下循环1400次保持98.7%库伦效率，高载量NCM811全电池循环135次容量保持率达84.4%，为高能量密度电池开发提供新策略。

　　

这项突破性研究揭示了晶体面工程在调控锂金属电池界面动力学中的关键作用。通过精确设计沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8的(110)晶面暴露，研究人员巧妙地构建了具有不饱和锌位点的功能性隔膜。这些位点作为路易斯酸位点，可特异性捕获电解液中的双(三氟甲磺酰)亚胺阴离子(TFSI^?)，从而引导锂离子(Li⁺)定向传输。这种"阴离子锚定-阳离子引导"的协同机制，配合材料本身的微孔限域效应，实现了三重保护：抑制枝晶生长、均匀化锂沉积、稳定电极/电解液界面。实验数据令人振奋：在严苛的2 mA cm^?2电流密度下，锂铜半电池可稳定循环1400次；高载量(12.30 mg cm^?2)的镍钴锰三元正极(NCM811)全电池经过135次循环后，仍保持84.4%的初始容量。更引人注目的是，该技术使磷酸铁锂(LFP)电池在5C快充条件下实现3000次超长循环，库伦效率高达99.9%。这项研究为开发下一代高能量密度、快充型储能器件提供了全新的材料设计思路。