对于许多人来说，电池使用电池的电子设备（如手机、笔记本电脑，甚至电动汽车）已成为生活的必需品，然而不便的是，这些设备通常每天都需要充电。若想增加两次充电时间的间隔，意味着必需研发可储存更多能量的高能电池。使用锂金属电极可以显著提高锂电池的能量密度，但锂电极稳定性较差，不仅导致电池使用寿命短，而且也存在着严重的安全隐患。

发表在期刊Green Energy & Environment上的一项研究中，一组来自中国南开大学和英国剑桥大学的研究人员报道了一种稳定锂电极的新方法：通过采用反蛋白石结构的电极界面保护膜来有效调控锂的电沉积过程。

“锂就像个不听话的孩子，”该研究的作者之一、南开大学材料科学与工程学院李国然教授解释说，“在电极反应过程中，锂的不均匀沉积特性会导致电极表面凸凹不平，而且能够产生可刺穿隔膜引发火灾的锂枝晶。这些会使电池既不稳定也不安全。”

为了控制锂电极这种无规律的反应特性，李教授和他的同事们决定放弃锂电极保护的的传统方法，开发出了一种具有规则结构和一定反应活性的膜来调控锂的行为。他说：“反蛋白石结构中高度有序的通道使锂离子分布均匀，且能有效调节电沉积过程的每个阶段，并最终达到目标：使锂金属电极稳定地为电池工作。”

图：反蛋白石结构TIO₂薄膜的工作原理

来源：李国然

负责实验和数据整理的博士生武学文相信这对锂（Li）金属电极领域是一项很有价值的研究工作：“我们的研究表明，保护膜的规则结构和活性组分可以有效调节电极反应过程，从而提高最终的电化学性能。” 他补充说：“我们希望这项研究能够为锂金属电极反应过程的精细研究提供新的视角，促进高性能锂金属电池的实际应用。”

文章标题：

Inverse-opal structured TiO₂ regulating electrodeposition behavior to enable stable lithium metal electrodes

研究团队：

Xuewen Wu，Shaolun Cui，Minfei Fei，Sheng Liu，Xueping Gao，Guoran Li

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