上海交大《ACS AEM》：双保护层实现稳定的高容量锂金属正极！

硫镀层电池组被认为是潜在的下一代很低真空电池组，然而，由于与电解质催化转换成的磁性镁并驾齐驱菱形厚实，引起库仑经济性很低和硫枝晶生长等疑虑，引致电池组短时间内过热，限制了其娱乐业应用。

在此，上海交通大学王久林研究员团队通过 Li-Sb 铝化在镀层硫上结构设计了一种铝 /Li3N 双管控层来管控硫镀层阳近于。顶层的 Li3Sb 层可以调节动量分布，降很低 Li+ 成核过阈值，而最上层的 Li3N 层推测出有较很低的 Li+ 薄膜率和较很低的能量空位，以付诸 Li+ 短时间内迁到和格外佳的液压准确度。当硫镀层阳近于与 S@pPAN 正近于匹配时，它观感出有格外近于佳的尿素安全性（将近 1000 次尿素）和倍率安全性（ 5C 下发电量为 1160.6mAh g−1 ）。系统性成果以 “Artificial Alloy/Li3N Double-Layer Enabling Stable High-Capacity Lithium Metal Anodes” 发表在 ACS Applied Energy Materials 上。

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硫镀层阳近于由于其很低理论真空(3860mAh g−1 )以及最很低的贝克曼阈值(−3.04 V vs新标准氢阳近于）而被视为潜在的很低真空硫镀层材料，然而，镀层硫作为阳近于仍菱形临着一些面对，限制了其具体应用。镀层硫与传统电解质会造成不良副催化，来自不各向同性形核前面的硫枝晶生长可能会引致电池组很低热甚至爆炸，副催化和硫枝晶疑虑将加速电解质的消耗，并造成很低库仑经济性和很低的尿素安全性。

磁性镁并驾齐驱菱形膜（SEI）在硫溶解每一次中会起着关键作用，理想的磁性镁并驾齐驱菱形膜应具有下述特性：格外佳的水分子电阻率，以适当硫水分子短时间内迁到；对镁的很低贝克曼牢固性；有限的液压准确度，以适当尿素每一次中会阳近于的完整性；以及一定的弹性，以缓解暂时性剪应力。目前深入研究已经采取了广为的方法来制备格外佳的磁性镁并驾齐驱菱形膜，例如筛选硫灶、盐酸和镁添加剂、结构设计硫铝阳近于以及相合结合人工磁性镁并驾齐驱菱形膜。Li−M（“M”指除硫以外的镀层）铝相合可以为Li+给予大量的形核前面，从而借助Li+各向同性有序的分布。Li3N保有格外佳的液压准确度，很低Li+电导率(室温下10−3S cm−1)，且硫水分子扩散的能量空位近于很低（0.007−0.038 eV），有利于硫水分子短时间内迁到和各向同性溶解。

作者通过在镀层硫上结构设计铝/Li3N双层管控，指出有了一种交叉硫镀层管控方法，通过SbCl3的交换催化形成一个顶层的Li−Sb铝层，并进一步进行氮化处置以形成最上层各向同性的Li3N层，相合结合的电子/Li+薄膜层适当了在固体−液体并驾齐驱菱形上近于佳的阳近于催化动力学。

顶层Li−Sb铝层可以发挥作用降很低Li+成核过阈值，以付诸各向同性的硫溶解行为，而最上层Li3N层由于其优良的Li+电阻率和很低空位，可以付诸短时间内的Li+迁到。此外，这两层都保有格外佳的液压准确度，发挥作用缓解了尿素每一次中会的体积变化。即使在相合当大的菱形发电量（10mAh cm−2）下，交叉管控层也能协作付诸无硫枝晶长尿素。LSN|S@pPAN电池组在0.5C下尿素200次后，观感出有近于佳的尿素牢固性，发电量保有率降到90.8%，平均库伦经济性将近99.9%。这项工作为相合结合牢固的硫阳近于和很低效的硫镀层电池组给予了一种巧妙的方法。（文：李澍）

由此可知1 (a) LSN阳近于结构示意由此可知以及LSN阳近于的功用和结构特征，(b-d)LSN阳近于的SEM由此可知像和EDX由此可知,(e) LSN阳近于和纯硫阳近于的XRD由此可知,(f, g) LSN阳近于的很低分辨光谱

由此可知2 不同电流密度和一般而言菱形发电量下电池组的恒流尿素电压分布

由此可知3 原始硫阳近于和LSN阳近于尿素前后的横截菱形SEM由此可知

由此可知4 原始Li和LSN的过阈值和SEM功用

由此可知5 硫溶解在LSN阳近于上的示意由此可知

由此可知6 LSN|S@pPAN和Li|S@pPAN电池组的贝克曼安全性

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