【JACS】华中农业大学曹菲菲/叶欢&香港理工大学张晓|将凝胶电解质/阳极与混合离子-电子网络整合以实现稳定的准固态锂金属电池

近日，华中农业大学曹菲菲/叶欢教授团队联合香港理工大学张晓教授在国际顶尖学术期刊JACS发表题为“Integrating Gel Electrolyte/Anode with Mixed Ionic-Electronic Network for Stable Quasi-Solid-State Lithium Metal Batteries”的研究论文。其中，华中农业大学杜亚豪博士和华中科技大学杨辉教授共同为论文第一作者，华中农业大学曹菲菲教授、叶欢教授和香港理工大学张晓教授共同为文章通讯作者。

界面整合对于在高质量负载下实现快速锂离子运输和转化至关重要，并且是构建高能量密度准固态锂金属电池（QSSLMBs）的关键策略。然而，在循环过程中，电极界面处的锂沉积往往会产生显著的机械应力，导致界面分层、阻抗增加以及电池快速失效。

在此，我们通过将凝胶电解质整合到三维中空MXene/Li骨架中，设计了一种混合离子-电子导电复合负极。这一结构能够在引导锂均匀沉积到内部空腔的同时，通过亲锂位点和弯曲孔几何形状动态容纳体积变化，有效抑制枝晶生长和界面应力。由此形成的一体化QSSLMB在对称电池中实现超过1750小时的循环寿命，并在LiFePO4全电池中以1 C循环1000次后仍保持72.6%的容量。

当与高负载LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2正极（31.5 mg cm–2）配对时，单层和预计13层的软包电池可实现392 Wh kg–1和561 Wh kg–1的能量密度，展示了其在耐用高能量QSSLMBs中的潜力。