鋰金屬電池具有比傳統鋰離子電池更低的氧化還原電位（?3.04 V vs. RHE）和更高的理論容量（3860 mAh g^?1），已經成為下一代高能量密度電池的發展方向。然而鋰金屬電池仍面臨一些阻礙其實際應用的關鍵挑戰，包括金屬鋰的高化學活性、不穩定的固體電解質界面（SEI）、無限制的電極體積膨脹和不可控的鋰枝晶生長等。此外，實際應用中復雜的環境條件和超長的運行時間，對鋰金屬電池的循環穩定性和熱安全性能提出了更高的要求。

近日，中國科學技術大學胡源教授、朱紀欣教授課題組提出了一種化學圖案化設計修飾商用銅箔的策略，制備兼具電化學穩定性與熱安全性的鋰金屬復合負極，有效提升鋰金屬電池的安全性能。

首先利用墨水直寫技術，在商業銅箔表面構筑具有高親鋰性的Cu(OH)₂納米線陣列。親鋰陣列的引入有效降低鋰成核勢壘，引導空間鋰離子均勻成核，促進循環可逆的鋰沉積/剝離，進一步制備緊湊穩定的復合負極。此外，復合負極表面含有大量C?F組分，可以顯著增強界面處與鋰的相互作用，維持穩定的SEI界面。這種堅固、富氟、穩定的SEI界面有助于抑制電解液的分解，延緩金屬鋰與電解液的副反應；同時可以抑制鋰枝晶的生長，實現無枝晶的穩定均勻鋰沉積，并顯著減少復合電極體積膨脹，提高循環穩定性。重要的是，復合負極在實際應用中展現出優異的電化學與熱安全性能。復合負極與商業高負載磷酸鐵鋰正極組裝的全電池在多個溫度下具有穩定的倍率性能和循環性能。在熱失控過程中，復合負極可以促進高溫過程中CO催化轉化為CO₂，從而實現抑煙減毒，降低電池熱失控的危害。軟包電池在針刺測試中，也沒有出現明顯的熱失控現象，有效展現了鋰金屬電池的安全性能。

因此，該工作為設計鋰金屬復合負極提供了新的方法，展示了一種將電化學穩定性與熱安全性相結合的新思路，有助于推動建立更可靠安全的儲能系統。

Chemically Patterning Lithiophilic Interphase to Harmonize Spatial Electrons and Thermal Catalysis Dynamics for Safe Lithium Metal Batteries

Yisha Wang Feng Xu, Edison Huixiang Ang, Liu Yang, Tianyang Cui, Haoteng Sun, Mingtong Zhang, Tianxiang Yang, Hanqi Zhang, Jixin Zhu, Yuan Hu

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202500323