可充电金属电池的循环寿命和能量密度在很大程度上受其金属负极（锂，钠或锌）的枝晶生长的限制。受电场下多孔介质中各种电动现象能够增强物质传递的启发，宾夕法尼亚州立大学王东海课题组开发了一种能够提供锂离子亲和力和促进动电现象的3D交联聚乙烯亚胺多孔海绵（PPS），将其作为锂金属负极主体，以缓解锂枝晶形成。来自PPS的Li+强亲和力将Li+浓缩在海绵中（自浓缩特征），导致Li+的局部浓度高于本体溶液中的Li+，同时，由于强Li+亲和力引起的界面双电层（EDL）促进了Li电镀/剥离过程中的电动表面传导和电渗透，这种电动泵的特征可以加速主体中的Li+传输，从而改善了Li+自聚集动力学，能够在高沉积能力和电流密度下实现了低温下的高库仑效率无枝晶Li电镀/剥离。该3D PPS的Li+自动聚集和电动泵特征可以协同地降低浓度极化并克服电流扩散限制，从而调节Li+浓度差。此外，应用到钠和锌负极，也是一样的无枝晶形态，该方法具有更广泛的前景。

Guoxing Li, Zhe Liu, Qingquan Huang, Yue Gao, Michael Regula, Daiwei Wang, Long-Qing Chen,  Donghai Wang, Stable metal battery anodes enabled by polyethylenimine sponge hosts by way of electrokinetic effects[J], Nature energy, 2018.

DOI: 10.1038/s41560-018-0276-z

https://www.nature.com/articles/s41560-018-0276-z