高比容量3861 mAh g^-1和超低电化学势（相对于标准氢电极为-3.04 V）的优点使得锂金属负极（LMA）可以满足对高能量密度不断增长的需求，在锂-硫和锂氧电池领域扮演至关重要的角色。但是，由于无法控制锂成核过程中锂枝晶的生长，使得LMA很难走向商业化。近日，南洋理工大学楼雄文与浙江工业大学陶新永等人设计由NaMg（Mn）F₃@C（NMMF@C）核壳微结构制成的“胶囊”作为LMA的基质，可以将功能性离子持久释放到电解质中。

文章要点：

1）采用氟化物沉积的方式制备出NMMF，然后将间苯二酚-甲醛树脂涂覆在所制备的立方体上，最后进行高温碳化。XRD测试表明氟化物组分是由NaMgF₃的正交相组成；FESEM图像显示NMMF具有立方体形状，其表面光滑，平均大小约为500 nm，用碳涂覆NMMF后，所得NMMF@C仍保持立方形态。进一步的，通过STEM测试，可以清楚地分辨出单个NMMF@微立方体的核壳结构，确定壳层的厚度约为30 nm。

2）利用FESEM技术研究了分别将Li沉积在裸铜箔（b-Cu）和NMMF@C改性铜箔（NMMF@C-Cu）上的过程。与b-Cu上Li枝晶不受控制的生长相比，Li金属均匀地镀在NMMF @ C-Cu上，尤其是分布在NMMF@立方体的周围。在Li镀层/剥离过程中，NMMF核将逐渐溶解并释放金属和氟离子到电解质中，其中碳壳可有效降低释放速率。借助于低温TEM测量，发现在Cu衬底的表面上原位形成金属层，该金属层能够引导均匀的Li沉积。同时，观察到一种独特的双层SEI结构，可显著提高负极的稳定性。

3）组装了裸露的Li电池，加上不同的Cu基负极（NMMF@C-Cu，NMMF-Cu和b-Cu）作为对比进行CE测量。与b-Cu和NMMF-Cu相比，NMMF@C-Cu负极能够提供更稳定的电化学循环过程和更长的循环寿命。

Yuan et al., An ultrastable lithium metal anode enabled by designed metal fluoride spansules , Sci. Adv. 2020

DOI: 10.1126/sciadv.aaz3112

https://advances.sciencemag.org/content/6/10/eaaz3112