近日，我院助理教授牛树章与合作单位，以“有机共晶化合物结合氧化石墨烯片层作为亲锂人工保护层以实现无枝晶锂金属电池”（Organic Eutectic Mixture Incorporated with Graphene Oxide Sheets as Lithiophilic Artificial Protective Layer for Dendrite-Free Lithium Metal Batteries）为题在Advanced Energy Materials上发表最新研究成果。Advanced Energy Materials是新能源与材料科学领域最负盛名的期刊之一。2022年该杂志影响因子为29.698（JCR Q1）。牛树章助理教授为该文章的共同通讯作者，另一位通讯作者为南方科技大学的程春副教授，深圳技术大学为第二通讯单位。

具有高理论比容量（~3860 mAh/g）和最低电极电位（-3.04 V）的锂（Li）金属已成为最有希望替代商业电池负极材料的材料之一。然而，锂金属负极的实际应用仍面临着一些挑战，如不均匀的锂沉积、锂金属的树状生长、体积膨胀等问题。基于上述多种副反应的不断发生，锂金属电池中有效的活性锂都会转化为“死锂”，导致容量损失和严重的安全问题。人工保护层由于其良好的机械性能以及可调控锂离子通量和成核能力等优势而得到广泛应用。

研究团队报道了一种GO-BQ@LiTFSI (GBL)人工保护层的构建策略，通过将1,4-苯醌（BQ，一种典型的有机共晶溶剂）和双（三氟甲烷）磺酰胺锂盐（LiTFSI）的有机共晶混合物（BQ@LiTFSI）与GO结合制备获得。其中，GBL保护层具有丰富的亲锂性基团，这有益于富含LiF的SEI（固态电解质）膜的形成，并有效地调节锂离子的通量。在GBL层的有效添加后，可以实现在相对较低的过电位下促进了锂的均匀成核和充放电过程中形成平面状锂金属，这有利于抑制锂枝晶的形成。采用GBL保护层的Li/Li对称电池，在较高的电流密度（3mA/cm²）和容量下（3mAh/cm²）表现出稳定的电化学性能。值得注意的是，将GBL保护层应用于以金属锂为负极，磷酸铁锂（负载量为~6 mg/cm²）为正极的全电池中，在1C倍率下，经过1600次循环，电池的容量保持率为95.23%，展现出优异的循环稳定性。

（论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202204214）