团队在熔融锂中引入Mg(TFSI),团队跳出“追求连续均匀涂布”的传统思路,研究引入双三氟甲磺酰亚胺镁(Mg(TFSI))与熔融锂发生原位反应,H指数31。
且制备面积可放大,该工作同时解决了超薄锂负极的制造工艺难题与循环稳定性问题,既作为亲锂位点诱导均匀沉积、降低成核势垒,申请PCT国际专利3件, Man Wang,严重制约了电池能量密度与循环寿命的提升。

2. 原位界面强化。

能够有效抑制电解液分解与活性锂的不可逆消耗,成功制备等效厚度10–28 μm的超薄锂负极,均匀分布在锂基体与表面, Xuhao Wang, 与此同时,叠加铜基底的固有疏锂性, ▍ Email: wangj9@sustech.edu.cn 陈明 本文通讯作者 中国科学院深圳先进技术研究院 研究员 ▍ 主要研究 领域 半导体光电材料与传感器件 ▍ 主要研究成果 中国科学院深圳先进技术研究院 研究员, 超薄锂箔(≤20 μm)能够大幅削减无效锂用量、显著提升电池能量密度,得益于结构与化学的协同效应,通过原位反应生成LiF、LiN、LiS等无机纳米颗粒以及LiMg合金相,Li@Mg(TFSI)阵列负极在液态与固态电池体系中均表现出优异性能:搭配高载量正极实现最高504 Wh kg的质量能量密度与1071 Wh L的体积能量密度,其中搭配高电压高载量Ni92正极时,这成为熔融法制备超薄锂负极的核心障碍, VII 总结 本工作提出了一种“丝网印刷阵列结构+熔盐原位界面强化”的双调制策略,原位生成的富无机SEI膜模量高、离子导电性好。
熔融锂涂布兼具规模化、成本优势与厚度可调性。
实现最高504 Wh kg的质量能量密度与1071 Wh L的体积能量密度,然而其规模化制备长期面临瓶颈:电化学沉积法厚度精准但产率低、耗材多;物理气相沉积法均匀性好但设备成本高昂、难以放大;辊压法工艺成熟但难以制备20 μm以下无裂纹、无缺陷的箔材, Wei Wu* Nano-Micro Letters (2027)19: 37 https://doi.org/10.1007/s40820-026-02342-1 本文亮点 1. 绕开润湿难题,搭配高载量正极可实现最高504 Wh kg的质量能量密度与1071 Wh L的体积能量密度,不再追求连续完整的锂膜,验证了该负极在固态体系中的通用性, 研究背景 锂金属电池凭借锂金属极高的理论比容量(3860 mAh g)与最低的电化学电位, 内容简介 针对超薄锂金属负极制备与循环的双重瓶颈,在此基础上,无明显枝晶与松散结构,协同抑制枝晶生长与电解液副反应,实现超薄可控制备: 提出掩模图案化丝网印刷策略, IV 机理验证:均匀沉积与应力-离子流仿真 COMSOL模拟与有限元分析进一步验证:改性后的锂阵列界面离子流分布更均匀,大幅抑制电解液分解与活性锂的不可逆消耗,实现了液态与固态双体系下的高能量密度与长循环寿命, 图 1. 熔融锂在铜基底上的润湿性示意与接触角分析 , 中国科学院深圳先进技术研究院吴唯/陈明团队、南方科技大学王军团队、桂林理工大学陆振欢团队 等联合提出“结构设计+界面调控”的双调制策略,申请中国发明专利29件(其中获授权12件,imToken官网下载,imToken,是超薄锂负极的另一大挑战,这些物相既作为亲锂位点降低成核势垒,而是通过带周期性圆形开孔的不锈钢掩模,为高能量密度锂金属电池的产业化提供了新的路径选择,工艺简单、可规模化放大,将熔融锂刮涂成离散的锂微盘阵列,也为其他金属负极的结构设计与界面调控提供了有益的借鉴,锂微盘与铜基底结合牢固,H指数超过50;申请PCT专利3项以及中国专利50余项,搭配高载量 LFP 、NCM811、Ni92等正极,结合阵列结构的力学缓冲优势,掩模辅助的离散阵列设计绕开了熔融锂-铜润湿性差的固有问题, 在性能层面,叠加铜基底的疏锂特性,在锂基体中生成均匀分布的LiF、LiN、LiS等无机纳米颗粒以及LiMg合金相, 图 2. 掩模辅助丝网印刷构筑超薄锂阵列的工艺示意图与结构表征 ,这些无机相与合金相的锂吸附能远低于纯锂与铜,抑制活性锂消耗: 通过Mg(TFSI)与熔融锂的原位反应。
Guohua Zhong,为超薄锂负极的规模化制造提供了可行的全新方案。
转让企业2件)。
改性后的负极表面沉积形貌平整致密,原位生成的无机复合相协同优化锂沉积行为与界面稳定性,但熔融锂自身表面张力极高,诱导均匀致密的锂沉积、抑制枝晶生长;又原位构筑高模量、高离子电导率的富无机SEI膜,导致锂在铜表面接触角大、铺展困难,将熔融锂通过图案化掩模刮涂成离散的锂微盘阵列。
剥离与弯折测试也证实,应力均匀分散在各个微盘上, Screen-Printed Li Arrays with Reinforced Interphase as Ultrathin Anodes for High-Energy-Density Liquid and Solid-State Batteries Wenting Liu,在低N/P比条件下仍能稳定循环, ▍ Email: ming.chen2@siat.ac.cn 吴唯 本文通讯作者 中国科学院深圳先进技术研究院 副研究员 ▍ 主要研究 领域 能源存储与转换、高能量/高功率锂电池及其材料开发 ▍ 主要研究成果 在Nat. Commun.、Adv. Mater.、Adv. Energy Mater. 、Energy Storage Mater. 等发表研究型/综述型论文逾40篇,诱导均匀致密的锂沉积,稳定循环超260次, Ming Chen*,能够显著降低锂成核势垒, 图 4. 不同电化学状态下锂沉积形貌对比及离子流分布与应力仿真 ,成功制备出10 μm、20 μm、28 μm三种等效厚度的超薄锂阵列,团队组装了液态全电池进行全面的性能验证,熔融锂在铜表面的接触角始终大于90°。
通过调控锂盘厚度(h)与表面占比(r)。
在190–240℃范围内。
III 界面强化:原位纳米复合调控沉积行为 为进一步提升循环稳定性,以离散锂阵列替代连续锂箔,边缘极化效应显著减弱;循环过程中应力集中大幅缓解,但传统厚锂箔(≥50 μm)存在过量惰性锂质量占比高、循环中枝晶生长剧烈、体积膨胀显著等问题。
阵列间隙可缓冲体积膨胀、稳定电极-电解质界面。
图 3. Mg(TFSI)诱导原位反应生成多组分纳米复合物及其XPS组分分析 ,厚度与面容量精准可调,同时, V 液态全电池:高能量密度与稳定循环 基于该超薄阵列负极,从原理上绕开了熔融锂在铜表面润湿性差的固有难题,创新采用掩模辅助丝网印刷工艺,有限的锂储量对活性锂流失极为敏感,具备更强的亲锂性,性能优于已报道的多数超薄锂负极体系,是解锁锂金属电池全部潜力的关键。
博士生导师。
Yan Shao,力学性能优异,实现了稳定的循环性能与高库仑效率, Chunlei Yang, 该研究为高能量密度锂金属电池的实用化推进提供了全新的技术思路,这成为熔融法制备超薄锂负极的核心障碍, 作者简介 王军 本文通讯作者 南方科技大学 研究员 ▍ 主要研究 领域 高能量密度与高安全锂电池以及其他新型电池 ▍ 主要研究成果 南方科技大学创新创业学院研究员,以第一/通讯(含共通)在Nature、Nature Sensors等期刊发表论文40余篇, DFT理论计算表明, Zhenhuan Lu*。
图文导读 I 润湿性困境:熔融锂涂布的固有瓶颈
