梯度介电三维碳骨架

自下而上无枝晶沉积

通过梯度分布的介电特性，诱导锂离子在三维骨架内均匀分布并实现自下而上的致密沉积，从根本上消除锂枝晶生长。

Zhang, Yueying · Yao, Meng · Tuan, Wang · 吴昊 · 张云

Angewandte Chemie - International Edition 2024

具体参数

锂金属电池能量密度

{'zh': '378', 'en': '378'} Wh kg⁻¹

技术优势

从顶部沉积扭转为底部优先

梯度衰减的 Sb 颗粒产生梯度介电极化，驱使锂离子向底部富集并在底部优先成核，实现自下而上致密填充。

枝晶被本征抑制

底部沉积机制使锂离子优先在骨架底部还原，避免了顶部枝晶生长，无需依赖外加压力或添加剂。

超高能量密度与长寿命兼得

低 N/P 比（1.51）下实现 378 Wh kg⁻¹ 能量密度，同时对称电池在 10 mA cm⁻² 高电流密度下循环超过 2000 h。

应用场景

• 高比能锂金属电池：在低 N/P 比下实现 378 Wh kg⁻¹，直接提升整电池能量密度。
• 固态电池锂负极骨架：梯度介电结构可补偿固态电解质中不均匀的离子通量，抑制界面枝晶。
• 快充电池负极结构：10 mA cm⁻² 下稳定循环 2000 h，支持高倍率充放电。
• 电化学储能材料：超离子导体 Li₃Sb 与梯度极化协同，提供高效离子输运路径。
• 锂电池负极组件：作为自下而上沉积的骨架，替代传统平面集流体，提升负极循环寿命。