三明治结构的亲锂混合离子电子导体层用于锂金属电池

本文针对锂金属负极在充放电过程中存在的体积变化大、SEI膜不稳定和枝晶生长等问题，提出了一种三明治结构的氮掺杂石墨化碳@MgF2@氮掺杂石墨化碳（NG@MgF2@NG）复合材料作为宿主材料。研究目的旨在通过该结构设计实现均匀的锂沉积和剥离，抑制枝晶形成，提升电池性能。研究结合理论计算与多种表征手段，揭示了材料在宏观、中观和原子尺度上的作用机制，包括枝晶抑制、锂横向生长和快速离子扩散路径。实验结果表明，该材料在半电池中实现了99.0%的库仑效率和1000次循环稳定性，对称电池寿命达4200小时，全电池在0.5 C循环1000次后容量保持率为76.2%。结论指出，三明治结构通过增强稳定性、降低成核势垒和促进锂横向扩散，有效提升了锂金属电池的电化学性能和安全性能。