河北工业大学王恭凯、张昕、北京高压科学研究中心缑慧阳AM：平衡嵌锂动力学诱导的应变分区设计：最小化锂离子电池块体合金型负极体积变化

背景：合金型负极如锡负极具有高理论容量，是提升锂离子电池能量密度的理想材料，但在嵌锂过程中会发生多相转变，导致显著的体积膨胀、应力累积和结构粉化，形成应力-电势耦合的恶性循环，限制了其实际应用。研究目的：针对上述问题，研究团队旨在通过平衡嵌锂动力学策略，设计一种新型块体合金箔负极，以主动调控应力产生与分布，从根本上最小化体积变化。结论：通过引入铟元素形成铟锡共晶合金（InSn-E）负极，重构了锡的嵌锂路径，形成了高锂离子扩散系数的LiInSn中间相，实现了均匀平缓的相变，并结合三维互穿网络与双层互锁结构有效分散应变。该负极在实用条件下（2 mAh cm⁻²，100次循环）体积膨胀率仅为27.2%，表现出优异的循环稳定性和库仑效率。搭配LFP或NCM811正极的全电池循环500次后容量保持率达96.9%，体积能量密度超过1300 Wh L⁻¹，为高能量密度锂离子电池合金负极的设计提供了新的主动应变调控范式。