自20世纪90年代锂离子电池商业化以来，大量研究集中在开发具有高比容量的负极材料上。特别是，由于其高比容量、低氧化还原电位和轻质特性，锂金属负极受到了广泛关注。然而，锂金属与液体电解质的使用不可避免地导致锂表面形成枝晶，引发严重的安全隐患，如电池短路甚至灾难性故障。因此，提高锂金属电池的安全性仍是一个关键挑战。为了解决这些安全问题，固态电解质（SSE）电池与锂金属负极作为未来能源存储解决方案的有希望候选者，提供了更高的能量密度和改进的安全性。当前的研究集中在开发具有优越性能的SSE材料，包括增强的离子导电性、增加的锂迁移数和更宽的电化学稳定性窗口。引入SSE似乎有效地缓解了与液体电解质电池相关的问题。理论上，SSE具有足够的机械强度和剪切模量来抑制锂枝晶生长。然而，研究表明SSE仍然面临重大的界面挑战。一个持续存在的问题是，即使在固态锂金属电池（SSLMBs）中，锂枝晶的形成也可能发生，其背后的生长机制仍然不被充分理解。尽管许多努力旨在通过增强SSE的机械完整性和均匀性来减少不规则的锂沉积，即使在具有高机械强度的无机SSE中，锂枝晶也可以穿透界面处的微观孔隙，导致内部应力和最终的断裂。此外，负极表面的腐蚀和副反应也带来了进一步的复杂性。通过原位聚合或浇注方法合成的固态聚合物电解质（SPEs）通常在结构基质中保留溶剂残留物。这些残留物可以与锂金属反应，导致固体-电解质界面（SEI）膜增厚和界面阻抗增加。SPEs与锂金属之间的严重副反应也可以破坏SPE框架的结构完整性。此外，包括内部堆叠压力、接触界面应力分布、界面缺陷空位和锂金属原始层在内的各种因素显著影响界面动力学。对这些接触界面的失效机制进行系统性研究仍然至关重要。虽然研究人员试图通过将锂箔与各种基底结合形成三维结构来创建稳定的锂金属负极，但这些方法通常涉及复杂和昂贵的过程。此外，高表面张力显著阻碍了熔融锂与基底的兼容性。尽管加入锂亲和金属如银、锌和镁可以促进锂成核并促进均匀沉积，但从传统的液体电解质过渡到SSE引入了表面上根本不同的化学环境。此外，主要由锂组成的合金负极仍然容易受到残留溶剂保留和聚合物主链与锂之间的副反应的影响。
近日，华中科技大学黄云辉、许恒辉、东风汽车集团有限公司技术中心ZhangWei团队提出了一种LiI包覆的SnLi合金复合负极，旨在解决固态聚合物电解质锂金属电池中枝晶生长和与锂金属负极的界面反应问题。通过熔融方法制备了化学稳定的锡基Li-锡（Li-Sn）合金负极，并将其铸造在铜箔上以实现50微米厚的负极。此外，他们还开发了一种通过表面处理方法形成的富含LiI的人工固体电解质界面（SEI），这种界面增强了Li+的传输通道，促进了均匀的离子传输，并减少了界面阻抗。使用这种LiI/SnLi负极的对称电池在0.2 mA cm−2的电流密度下能够连续运行2500小时，而装配的磷酸铁锂（LFP）|LiI/SnLi电池在0.5 C的倍率下可以稳定循环超过1000个周期。当与镍钴锰酸锂（NCM622）正极配对时，电池在600个周期后仍能保持73.3%的比容量。
该成果以 "LiI-Coated Li-Sn Alloy Composite Anode for Lithium Metal Batteries with Solid Polymer Electrolyte" 为题发表在《ACS Energy Letters》期刊，第一作者是Wu Lin。
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