无序的成核位点和反应界面上脆弱的固体电解质界面容易导致锂枝晶的失控生长，从而导致严重的安全隐患，严重阻碍了锂金属电池的实际应用。

近日，大连理工大学邱介山教授，Nan Xiao报道了采用改进的熔盐合成法和C₄F₈真空等离子体处理相结合的方法，制备了富含阶梯边、含氟量超高（37.44at%）的新型阶梯状碳纳米片。

文章要点

1）溶剂诱导的空间限制效应，即沥青大分子的定向碳化，导致了阶梯状富集纳米阵列的形成。同时，充分暴露碳纳米片基面上的边缘位置有利于在10 min内实现氟元素的超高效掺杂。

2）进一步的实验和理论计算表明，充分的边缘位置和活性半离子型C-F/共价CF₂基团在碳表面的耦合作用，不仅可以形成二维氟化锂链和健壮的Li-F网络，而且能有效地促进锂离子氧化还原动力学和形貌稳定性，呈现阶梯状边缘导向电镀过程。

3）因此，所开发的负极具有超低的成核过电位（≈10.5 mV）、高的库仑效率（385次循环>98%）、在≈10 mV下的超长循环时间长达3000 h，以及出色的全电池性能。

基于成核行为和稳定的SEI层的合理设计结构，以及简单、高效和通用的界面工程，相信将为高能量密度锂金属电池的发展开辟一条新的途径。

参考文献

Jian Xiao, et al, Ultra-High Fluorine Enhanced Homogeneous Nucleation of Lithium Metal on Stepped Carbon Nanosheets with Abundant Edge Sites, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202103123

https://doi.org/10.1002/aenm.202103123