由于锂负极具有较高的理论比容量（3860 mA h g^-1）、最低的氧化还原电位（-3.04 V vs标准氢电极）和最低的金属重量(0.53g cm^-3)，与通常使用石墨作为负极的锂离子电池（LIBs）相比，锂金属电池（LMBs）显示出更大的应用潜力。然而，LMBs在循环过程中面临着无限体积变化和锂枝晶生长的挑战，从而导致固体电解质界面(SEI)的不断破碎和生成，库仑效率(CE)低，循环性能差，安全问题突出等。

近日，为解决上述问题，中科大钱逸泰院士，林宁开发了一种可控的水热降解策略，成功将樟子松转化为表面带负电荷的多梯度海绵碳包覆三维碳骨架（HPSC）。

文章要点

1）结果表明，内部碳骨架具有较高的导电性和刚性，而由珊瑚状碳组成的海绵状外层具有较低的电导率和较高的韧性。通过原位光学显微镜和X射线计算机断层扫描(XCT)观察，这种独特的结构使得锂金属能够在碳酸盐电解液中均匀地在HPSC中形核和生长。

2）核磁共振（NMR）、原子力显微镜（AFM）和COMSOL多物理模拟进一步证明，稳定的镀锂/剥离是由以下因素驱动的：i）电极/电解液界面上高锂离子浓度的带负电荷的表面；ii）坚硬骨架上具有强大毛细管力的坚韧多孔海绵层，使沉积的锂金属得到完美的容纳和均匀生长；iii）梯度导电碳骨架，用于优先形核和在碳骨架上均匀生长。

3）结果表明，HPSC-Li对称电池在0.5 mA cm^-2的低过电位(<30.0 mV)下具有2000 h以上的长期循环稳定性。重要的是，组装的HPSC-Li//LiCoO₂全电池在0.5 C循环300次后，放电容量高达108.6 mA h g^-1，CEs>99.5%。因此，通过简单的水热处理和高温煅烧，不仅可以获得具有优异电化学性能的金属锂多梯度3D基质，而且可以为生物质的进一步开发利用提供参考。

参考文献

Yong Qian , Zixuan Zhu , Yang Li , Zhen Pan , Linjun Wang , Jie Tian , Hongmin Zhou , Ning Lin , Yitai Qian , Degrading biomass to construct cation-gathered spongy layer conjugated electron-enriched carbon framework for Li metal, Energy Storage Materials (2022)

DOI：10.1016/j.ensm.2022.02.053

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.02.053