将锂（Li）封装在单个纳米胶囊内的受限空间中，对于开发高性能的Li金属负极非常有趣，也非常必要。

近日，厦门大学王鸣生教授报道了从机理上阐明了Li的封装及其在一维封闭空间中的受限生长动力学。

文章要点

1）碳壳具有双重作用，提供几何/机械约束和电子/离子传输通道，从而深度改变Li的生长模式。Li的生长/溶解是通过自由表面原子的添加/去除，通过Li⁺在电场方向上沿壳层的扩散而发生，从而形成了特殊的Li结构，如多晶纳米线和独立的二维超薄（1-2 nm）Li膜。这种受限的前沿生长过程主要由Li{110}或{200}生长面主导，不同于纳米管外单晶Li枝晶的根部生长。

2）控制实验表明，足够的氮/氧掺杂使Li具有高的亲硫性和渗透性，这对Li在碳质纳米胶囊中的稳定包裹至关重要。基于第一性原理的计算表明，N/O掺杂可以降低Li⁺渗透的扩散势垒，并通过形成低能Li/C界面的能量最小化来促进Li的填充。

参考文献

Ping Wei, et al, Nano-Encapsulation and Confined Growth Kinetics of Lithium Crystals in One-Dimensional Carbon Hosts, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202105228

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202105228