穩(wěn)定鋰電化學(xué)沉積和溶解行為的LiC6異質(zhì)微結(jié)構(gòu)界面層

張自博 ，鄧偉 ，周旭峰 ,＊，劉兆平 ,＊

1中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所，動(dòng)力鋰電池工程實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)科學(xué)院石墨烯工程實(shí)驗(yàn)室，浙江省石墨烯應(yīng)用研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 寧波 315201

2中國(guó)科學(xué)院大學(xué)材料科學(xué)與光電技術(shù)學(xué)院，北京 100049

1 引言

金屬鋰具有極高的理論比容量(3860 mAh·g?1)和最低的氧化還原電位(?3.04 Vvs. SHE(standard hydrogen electrode))，因此對(duì)于可充電二次電池而言是一種十分理想的負(fù)極材料，在過(guò)去的40多年中一直成為研究熱點(diǎn)1-4。然而金屬鋰負(fù)極的問(wèn)題也十分突出，阻礙了鋰金屬二次電池的商業(yè)化應(yīng)用。金屬鋰負(fù)極的主要問(wèn)題包括在充放電過(guò)程中鋰枝晶的生長(zhǎng)，以及固態(tài)電解質(zhì)膜(SEI)的不斷破裂和再生，從而造成庫(kù)倫效率降低與電解液的持續(xù)損耗5-7。不可控的枝晶生長(zhǎng)最終又會(huì)造成電池短路，從而引發(fā)熱失控。鋰枝晶生長(zhǎng)主要是由于金屬鋰表面的不均勻性及鋰的高反應(yīng)活性導(dǎo)致的鋰離子的不均勻形核所產(chǎn)生的8,9。金屬鋰沉積涉及電子和離子兩個(gè)要素，電流密度和鋰離子通量會(huì)極大影響鋰離子沉積的均勻性和致密性，因此如何有效調(diào)控沉積界面處的電子與離子狀態(tài)是抑制鋰枝晶生長(zhǎng)的重要策略，而表面功能層的構(gòu)建是實(shí)現(xiàn)這一策略的重要手段。例如，從調(diào)控鋰離子通量角度考慮，有研究通過(guò)涂敷轉(zhuǎn)移的方法在鋰箔表面修飾一層鋰離子導(dǎo)體材料Li2TiO3，以此來(lái)加速和均化鋰離子通量，從而實(shí)現(xiàn)了鋰的均勻沉積10。Lee等11則通過(guò)在鋰箔表面轉(zhuǎn)移一層Cu3N納米線來(lái)調(diào)控鋰離子通量，有效地抑制了鋰枝晶的生長(zhǎng)，提高了電池的循環(huán)壽命和庫(kù)倫效率。從分散表面電流密度角度考慮，Qian等12通過(guò)原位化學(xué)反應(yīng)在鋰箔表面生成一層納米多孔銅顆粒層，通過(guò)對(duì)電流密度的均勻分散實(shí)現(xiàn)鋰離子的均勻沉積，有效抑制了枝晶狀鋰的產(chǎn)生，提高了電池的循環(huán)壽命。上述策略起到了穩(wěn)定鋰的沉積和溶解行為的作用，但在改性材料的易得性與表面修飾的操作便利性等方面仍存在不足。

結(jié)構(gòu)形態(tài)豐富，且簡(jiǎn)便易得的碳基材料被證明可以有效改善鋰沉積/溶解過(guò)程的可逆性與穩(wěn)定性13-21。在各類碳材料中，石墨化碳在熱力學(xué)上能與金屬鋰發(fā)生自發(fā)反應(yīng)22。石墨鋰化后(最終形成LiC6)，由于鋰把電子轉(zhuǎn)移給碳，因此具有較強(qiáng)的電負(fù)性，能夠與電解液中的鋰離子產(chǎn)生較強(qiáng)的相互作用以調(diào)控其擴(kuò)散行為，而且在室溫下，鋰離子和電子可以自發(fā)地在鋰化石墨層中擴(kuò)散23，LiC6離子電導(dǎo)率可以達(dá)到5.7 × 10?5S·cm?124。因此，通過(guò)鋰化石墨改性有助于引導(dǎo)鋰的均勻沉積25。然而，傳統(tǒng)石墨類材料由于其顆粒尺寸大，從動(dòng)力學(xué)角度不利于鋰插層反應(yīng)的發(fā)生，因此難以在溫和條件下生成鋰化石墨。

本文通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械輥壓方法將具有超小粒徑的石墨化碳納米球均勻附著于鋰箔表面，生成一層LiC6異質(zhì)微結(jié)構(gòu)界面層，起到均化鋰箔表面電流密度和鋰離子通量的目的，從而有效提升了鋰沉積與溶解行為的均勻性與可逆性。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 原材料與試劑

碳納米球購(gòu)自納富迪斯科技公司(Nafortis Technology)；鋰箔購(gòu)自天津中能鋰業(yè)；電解液為1 mol·L?1LiPF6的碳酸乙烯酯 (EC)/碳酸二乙酯(DEC) (V/V= 1 : 1)溶液。隔膜采用Celgard 2400。

2.2 材料制備

將商業(yè)化的碳納米球在100 °C真空烘箱中干燥12 h，然后在H2O和O2含量均低于0.1 × 10?6的Ar保護(hù)的手套箱中，將2 mg碳納米球通過(guò)簡(jiǎn)單的輥壓操作負(fù)載在2 cm2的新鮮金屬鋰箔表面，待金屬鋰表面迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榻瘘S色后，即制備出LiC6異質(zhì)微結(jié)構(gòu)界面層修飾的鋰箔材料(Li@C)。

2.3 電池組裝

通過(guò)組裝成CR2032型紐扣電池進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試。恒電流充放電測(cè)試采用對(duì)稱型電池，以Li@C為正負(fù)極，以Celgard 2400為隔膜，使用1 mol·L?1LiPF6EC/DEC (V/V= 1 : 1)的有機(jī)溶液為電解液，而對(duì)比電池采用未改性的金屬鋰箔為正負(fù)極。全電池電化學(xué)性能測(cè)試中，正極以磷酸鐵鋰(LFP)為活性物質(zhì)，Super P為導(dǎo)電劑，聚偏氟乙烯(PVDF)為粘結(jié)劑，三者按質(zhì)量比8 : 1 : 1混合在N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶劑中均勻攪拌，隨后用刮刀涂敷在鋁箔上，80 °C真空干燥10 h后裁成直徑為13 mm的極片(活性物質(zhì)載量為5 mg·cm?2)，負(fù)極分別采用Li@C和未改性的Li為對(duì)比電極，隔膜同樣采用Celgard 2400，電解液與對(duì)稱電池采用的電解液相同。循環(huán)后的鋰箔用碳酸二甲酯(DMC)溶劑清洗除去表面雜質(zhì)，在手套箱中自然干燥24 h，然后快速轉(zhuǎn)移到掃描電子顯微鏡中進(jìn)行形貌表征。

2.4 材料結(jié)構(gòu)表征與電化學(xué)性能測(cè)試

用D8型粉末X射線衍射儀(XRD，AXS)和共聚焦拉曼光譜儀(Renishaw inVia Reflex)測(cè)定材料的結(jié)構(gòu)。材料的微觀形貌使用Hitachi S-48000冷場(chǎng)掃描電子顯微鏡(SEM，F(xiàn)EI，Sirion 200)和透射電子顯微鏡(TF20)進(jìn)行分析。采用LAND CT2001A電池測(cè)試設(shè)備進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試。恒電流充放電測(cè)試的電流密度為1 mA·cm?2，面積容量為1 mAh·cm?2。扣式全電池測(cè)試的截止電壓設(shè)置為2.8-4 V。電化學(xué)阻抗譜(Electrochemical impedance spectroscopy，EIS)的測(cè)試采用Solartron 1400型電化學(xué)工作站，測(cè)試的頻率范圍為1 MHz-100 mHz，微擾動(dòng)電壓設(shè)置為5 mV。

3 結(jié)果與討論

3.1 異質(zhì)微結(jié)構(gòu)界面層制備及表征

圖1a是異質(zhì)微結(jié)構(gòu)界面層制備過(guò)程示意圖，將適量具有石墨化結(jié)構(gòu)和超小粒徑(＜ 50 nm)的碳納米球(圖S1和S2，Supporting Information)放置在新鮮的金屬鋰箔表面，通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械輥壓手段實(shí)現(xiàn)金屬鋰與碳納米球的復(fù)合。圖1b是原始鋰箔的光學(xué)照片，可以看出典型的金屬光澤。圖1c是LiC6異質(zhì)微結(jié)構(gòu)界面層修飾的鋰箔的光學(xué)照片，表面呈現(xiàn)均勻的金黃色，表明碳納米球與金屬鋰之間不僅僅是簡(jiǎn)單的物理復(fù)合，而是發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，形成了鋰碳化合物，并從其顏色可以判斷生成了LiC6。圖S3是未改性的金屬鋰的表面形貌，可以看出表面有不均勻的凸起和劃痕。圖1d是Li@C的表面形貌，可以看出修飾后鋰片表面由大量的碳納米球堆積構(gòu)成，顆粒之間存在堆積空隙，可以同時(shí)起到分散電流和為鋰提供沉積空間的作用。圖1e是Li@C的截面形貌，從中可以看出修飾后的鋰箔表面具有厚度約為3 μm的碳層，且表面平整。用X射線光電子能譜(XPS)對(duì)未改性鋰箔以及Li@C表面進(jìn)行化學(xué)組成的對(duì)比分析(圖1g)發(fā)現(xiàn)，表面改性后的鋰的1s譜峰向更高結(jié)合能處位置移位(55.7 eV)，也進(jìn)一步驗(yàn)證了金屬鋰與碳納米球之間發(fā)生了明顯的化學(xué)作用，生成了LiC6。碳納米球與金屬鋰之間能迅速反應(yīng)形成鋰碳化合物主要得益于該碳材料獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)。從高分辨TEM (圖1f)可以看出該碳納米球具有高度石墨化結(jié)構(gòu)，石墨化區(qū)域內(nèi)c軸方向的層數(shù)普遍較少(基本在20層以下)，并且取向各異，類似于彎曲折疊的多層石墨烯。這一獨(dú)特結(jié)構(gòu)大幅改善了鋰在石墨層間插層的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，從而在短時(shí)間內(nèi)即可自發(fā)實(shí)現(xiàn)均勻徹底的插層反應(yīng)。作為對(duì)比，我們又采用顆粒尺寸與形貌類似，但微觀結(jié)構(gòu)存在顯出差異的導(dǎo)電碳黑(Super P，石墨化程度低)在鋰箔表面進(jìn)行了相同的輥壓處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用普通碳黑處理的鋰箔表面始終保持黑色(圖S4)，與碳納米球修飾的鋰箔形成鮮明對(duì)比，進(jìn)一步說(shuō)明了高度石墨化碳納米顆粒是實(shí)現(xiàn)鋰箔表面LiC6異質(zhì)微結(jié)構(gòu)改性的必要條件。

圖1 (a)異質(zhì)微結(jié)構(gòu)界面層制備過(guò)程示意圖；(b)鋰箔的光學(xué)照片；(c) Li@C的光學(xué)照片；(d) Li@C表面SEM圖；(e) Li@C截面SEM圖；(f)碳納米球高分辨TEM圖；(g) Li與Li@C的表面Li 1s XPS譜圖Fig. 1 (a) Schematic diagram of the preparation process of the heterogeneous interface layer; (b) digital photograph of Li foil; (c) digital photograph of Li@C; (d) SEM image of Li@C surface; (e) cross-sectional SEM image of Li@C;(f) high resolution TEM image of carbon nanospheres;(g) Li 1s XPS spectra of Li and Li@C.

3.2 異質(zhì)微結(jié)構(gòu)界面層作用下的鋰沉積行為

為了探究修飾LiC6異質(zhì)微結(jié)構(gòu)界面層的Li@C電極的沉積行為，我們通過(guò)組裝成對(duì)稱電池進(jìn)行不同容量下的電化學(xué)沉積實(shí)驗(yàn)，沉積的電化學(xué)曲線如圖S5所示，并對(duì)沉積后的Li@C電極進(jìn)行離位的SEM表征。當(dāng)電沉積容量為0.1 mAh·cm?2時(shí)，Li@C極片表面形貌與未沉積時(shí)類似，依然可以觀察到比較明顯的由納米顆粒構(gòu)成的異質(zhì)微結(jié)構(gòu)(圖2a)。當(dāng)電化學(xué)沉積容量增加到0.5 mAh·cm?2時(shí)，可以觀察到極片表面的三維結(jié)構(gòu)變得不明顯，納米顆粒間的孔隙逐漸被填充(圖2b)。當(dāng)電化學(xué)沉積容量進(jìn)一步增加至1 mAh·cm?2時(shí)，金屬鋰已經(jīng)完全覆蓋了LiC6異質(zhì)層，極片表面呈現(xiàn)光滑平整的形貌(圖2c)。該電極表面形貌的變化趨勢(shì)表明金屬鋰的沉積是一個(gè)自下而上逐步填充碳納米球間孔隙的過(guò)程。我們對(duì)未改性的鋰箔也進(jìn)行了相同的電化學(xué)沉積實(shí)驗(yàn)，當(dāng)電沉積容量為0.1 mAh·cm?2時(shí)，鋰箔表面即出現(xiàn)不均勻的形核和生長(zhǎng)(圖2d)。當(dāng)沉積容量增加到0.5 mAh·cm?2時(shí)，鋰箔表面出現(xiàn)了典型的枝晶狀結(jié)構(gòu)(圖2e)，并且鋰枝晶會(huì)隨著沉積容量的增加進(jìn)一步變得粗大(圖2f)。兩種負(fù)極上鋰沉積行為的顯著差異表明，LiC6異質(zhì)微結(jié)構(gòu)層能夠有效引導(dǎo)鋰離子的均勻沉積。碳納米球與金屬鋰之間自發(fā)的固相反應(yīng)形成的LiC6異質(zhì)層具有較強(qiáng)的電負(fù)性，能夠與電解液中的鋰離子產(chǎn)生較強(qiáng)的相互作用，有助于均化鋰離子的擴(kuò)散行為，從而優(yōu)化初次沉積過(guò)程中鋰的形核，使得后續(xù)沉積更加均勻。而導(dǎo)電性優(yōu)異的碳納米球又能降低局域電流密度，也有助于鋰的均勻沉積。此外，由碳納米球構(gòu)成的具有多孔結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電層又能為金屬鋰沉積提供空間約束作用，從而進(jìn)一步改善了沉積均勻性。

為了進(jìn)一步探究LiC6異質(zhì)微結(jié)構(gòu)界面層對(duì)鋰箔電極的影響，我們采用交流阻抗法對(duì)未改性和改性后的鋰箔在不同鋰沉積容量下極片的界面情況進(jìn)行了分析。交流阻抗法的特點(diǎn)是可以在較小的影響下精確測(cè)量鋰箔的電化學(xué)特性和表界面特性。圖3a，b分別是未改性的鋰箔和具有LiC6異質(zhì)微結(jié)構(gòu)界面層的鋰箔在不同沉積容量下的Nyqusit圖，從中可以發(fā)現(xiàn)兩者在中頻區(qū)的半圓均隨著充電量的增加而減小，而未改性鋰箔的減小程度更加顯著。我們進(jìn)而通過(guò)等效電路模擬來(lái)對(duì)Nyquist圖進(jìn)行定量分析。金屬鋰電極的界面可以等效為SEI膜的阻抗Rf與電容Cf并聯(lián)，進(jìn)而與電解液本體阻抗Rs串聯(lián)(圖S6)。從Nyquist圖半圓直徑可以求出SEI電阻Rf的數(shù)值，膜電容可以根據(jù)公式Cf=(2πf·Rf)?1求出，其中f為半圓最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率26。計(jì)算得到的阻抗與電容值如圖3c，d所示。對(duì)于未改性鋰箔，隨著沉積容量增加，其Rf值從初始的275 Ω迅速下降至1 mAh·cm?2時(shí)的100 Ω，同時(shí)Cf也增長(zhǎng)了39%，說(shuō)明在沉積過(guò)程中，其界面性質(zhì)發(fā)生了顯著性變化，主要是由于鋰枝晶的大量生長(zhǎng)。與之相比，LiC6異質(zhì)微結(jié)構(gòu)界面層改性鋰箔的Rf和Cf在沉積過(guò)程中幾乎未發(fā)生變化，Rf僅從26 Ω減小至25 Ω，說(shuō)明其界面始終保持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，這與圖2中觀察到的均勻和致密的鋰沉積形貌也形成了很好的印證。

圖2 電沉積0.1、0.5和1 mAh·cm?2三個(gè)不同面積容量時(shí)Li@C (a-c)與純鋰箔(d-f)表面的形貌變化Fig. 2 Surface morphology of lithium deposited with different capacities of 0.1, 0.5 and 1 mAh·cm?2:(a-c) Li@C electrode, (d-f) Li electrode.

圖3 (a-b)鋰電極在不同沉積容量時(shí)的Nyquist圖，(c-d)電極充電時(shí)Rf和Cf隨沉積容量的變化圖Fig. 3 (a-b) Nyquist diagram of lithium electrode at different charge capacity,(c-d) plots of Rf and Cf values vs. charge capacity.

為了探究改性后鋰箔的電化學(xué)性能，把未處理的鋰箔和改性后鋰箔分別組裝成對(duì)稱電池，通過(guò)恒電流方式進(jìn)行充放電測(cè)試，其結(jié)果如圖4所示。在電流密度為1 mA·cm?2、沉積容量為1 mAh·cm?2的條件下，未改性的鋰箔在循環(huán)30圈后(約60 h)即出現(xiàn)電壓滯后的增大與波動(dòng)，這主要是是由于電解液與金屬鋰的副反應(yīng)產(chǎn)物以及死鋰堆積造成的界面阻抗增加所引起的。與之形成鮮明對(duì)比的是，具有異質(zhì)微結(jié)構(gòu)界面層的鋰箔在循環(huán)300 h后仍保持較低的極化電壓。雖然最終電壓滯后仍會(huì)增大，但相比未改性的鋰箔增加幅度明顯縮小，說(shuō)明均勻致密的鋰沉積可以減小因低維度鋰枝晶的產(chǎn)生造成電解液加速分解的情況。為了進(jìn)一步說(shuō)明異質(zhì)層中LiC6對(duì)于鋰離子均勻沉積的引導(dǎo)作用，我們對(duì)導(dǎo)電碳黑(Super P)改性的鋰箔進(jìn)行了同樣的恒流充放電測(cè)試，其結(jié)果如圖S7所示。碳黑修飾的鋰箔可以穩(wěn)定循環(huán)120 h，其后極化逐漸增大，雖優(yōu)于沒(méi)有修飾的鋰箔，但與具有LiC6異質(zhì)微結(jié)構(gòu)界面層的鋰箔相比依然顯示出明顯劣勢(shì)。因此，我們推測(cè)異質(zhì)層中電負(fù)性的LiC6對(duì)鋰離子的親和性在鋰的均勻沉積中起到了相當(dāng)關(guān)鍵的作用。

圖4 以Li@C和純鋰箔為電極的對(duì)稱電池的循環(huán)性能圖Fig. 4 Cycling performance of symmetric cells with Li@C and bare Li foil.

圖5a，e分別是循環(huán)后未改性鋰箔和具有LiC6異質(zhì)微結(jié)構(gòu)界面層的鋰箔的光學(xué)照片。未改性的鋰箔循環(huán)后失去了金屬光澤，并轉(zhuǎn)變?yōu)榛液谏?，SEM表征(圖5b)顯示出表面存在的大量鋰枝晶也印證了這種表觀形態(tài)上的巨大改變。而具有LiC6異質(zhì)微結(jié)構(gòu)界面層的鋰箔表面依然保持了金屬光澤(圖5e)，同時(shí)SEM表征也顯示其表面呈現(xiàn)致密平滑的形態(tài)，未觀察到明顯的鋰枝晶生長(zhǎng)，說(shuō)明LiC6異質(zhì)層起到了引導(dǎo)鋰離子均勻沉積的作用。圖5c和g分別是未改性鋰箔和Li@C電極在循環(huán)后鋰完全脫出狀態(tài)下的表面形貌圖，從中可以看出，純鋰箔表面腐蝕嚴(yán)重，呈現(xiàn)出不規(guī)則的“溝壑”狀形貌，而具有LiC6異質(zhì)微結(jié)構(gòu)界面層的鋰箔在鋰溶解狀態(tài)下表面仍保持相對(duì)的平整性，說(shuō)明LiC6異質(zhì)層能夠改善鋰金屬鋰沉積/溶解的可逆性與均勻性。對(duì)循環(huán)后極片截面的形貌表征也可以進(jìn)一步反映出有無(wú)LiC6異質(zhì)層的顯著性差異。從圖5d中可以看出未改性的鋰循環(huán)后表面形成了厚度超過(guò)20 μm的“死鋰”層，而具有LiC6異質(zhì)微結(jié)構(gòu)界面層的鋰箔的表面不可逆鋰層厚度僅為～5 μm (圖5h)。由此可見，改性后的鋰箔可以實(shí)現(xiàn)均勻且致密的鋰沉積。

圖5 (a，e)循環(huán)50圈后Li和Li@C電極的光學(xué)照片；(b，f) Li和Li@C電極循環(huán)50圈后的表面SEM圖；(c，g) Li和Li@C電極循環(huán)50圈后鋰完全溶解狀態(tài)下的表面SEM圖；(d，h) Li和Li@C電極循環(huán)50圈后的截面SEM圖Fig. 5 (a, e) Digital photos of Li and Li@C electrodes after 50 cycles; (b, f) SEM images of Li and Li@C after 50 cycles at the fully plated state; (c, g) SEM images of Li and Li@C after 50 cycles at the fully stripped state;(d, h) cross-sectional SEM images of Li and Li@C after 50 cycles.

3.3 全電池性能對(duì)比

為了驗(yàn)證改性后鋰箔在全電池中的實(shí)際應(yīng)用效果，我們以磷酸鐵鋰為正極活性材料，未改性或改性后的鋰箔為負(fù)極，組裝成扣式全電池進(jìn)行倍率性能和長(zhǎng)循環(huán)性能測(cè)試，結(jié)果如圖6所示。使用未改性鋰箔的電池在1C倍率下的初始放電比容量為110 mAh·g?1，循環(huán)200圈后，比容量降為95 mAh·g?1，容量保持率為86%，而應(yīng)用改性后鋰箔的電池在1C倍率下具有115 mAh·g?1的初始放電比容量，循環(huán)200圈后，容量保持率為91%。圖6b和6c中對(duì)于兩個(gè)電池在不同循環(huán)圈數(shù)時(shí)的充放電曲線的對(duì)比同樣發(fā)現(xiàn)鋰箔表面LiC6異質(zhì)層改性有助于提高全電池的循環(huán)穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)中還采用具有高面載量的LFP極片(10 mg·cm?2)進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果如圖S8所示。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在該條件下使用LiC6異質(zhì)層改性鋰箔的電池同樣具有更好的循環(huán)穩(wěn)定性，進(jìn)一步驗(yàn)證了LiC6異質(zhì)層對(duì)于改善金屬鋰負(fù)極穩(wěn)定性的作用。

圖6 (a)以純鋰箔或Li@C為負(fù)極的扣式全電池的倍率和循環(huán)性能；(b-c)電池在不同循環(huán)圈數(shù)時(shí)的充放電曲線Fig. 6 (a) Rate and cycling performance of coin cells using Li@C or bare Li as the anode;(b-c) charge and discharge curves of cells at different cycles.

4 結(jié)論

本文以石墨化的碳納米球?yàn)楦男圆牧?，通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)械輥壓方法，在金屬鋰表面通過(guò)原位固相反應(yīng)形成了LiC6異質(zhì)微結(jié)構(gòu)界面層。該界面層具有分散電流密度和增強(qiáng)對(duì)鋰離子吸附作用的特性，有助于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定且均勻的鋰沉積和溶解。通過(guò)Li-Li對(duì)稱電池對(duì)比發(fā)現(xiàn)，相較于純鋰箔材，LiC6異質(zhì)層能夠有效抑制鋰枝晶的產(chǎn)生，保持電極與電解液界面的穩(wěn)定，從而大幅提升循環(huán)壽命。以磷酸鐵鋰為正極的全電池性能測(cè)試也表明使用LiC6異質(zhì)層改性鋰箔負(fù)極的電池具有更好的循環(huán)穩(wěn)定性。研究結(jié)果表明，該簡(jiǎn)單的表面改性方法在長(zhǎng)壽命鋰金屬二次電池中的重要應(yīng)用潛力。