由於具有最高的理論比容量（3860 Ah g-1）和最低的電化學電位（-3.04V），金屬鋰（Li）是高能量密度可充電池負極的最終選擇。然而，金屬Li電化學反應活性高，易與電解液發生副反應；在電化學沉積/溶解過程中體積效應大，電化學沉積/溶解不均勻，這些因素嚴重阻礙了金屬Li負極的實際使用。均勻的固態電解質介面（SEI）和穩定的沉積/溶解行為對提高Li金屬電極的電化學效能十分重要。到目前為止，人們已經探索了許多改進Li金屬電極的策略，包括表面保護、三維結構、固體電解質和電解質工程，用以改善Li金屬的沉積/溶解行為。其中，使用電解質添加劑是最簡單和最有效的方法之一。電解質添加劑通過優化Li+的溶劑化結構和增强SEI的物理化學性質來有效地調節金屬Li的沉積行為。
近日，孫永明教授課題組提出了“Salt-in-Metal”複合電極的概念，並通過一種簡便的機械揉和方法將經典的固態電解質介面穩定劑LiNO3均勻植入金屬Li基體中形成Li/LiNO3複合箔材。在製備過程中，LiNO3與Li發生介面反應生成Li+導體Li3N和LiNxOy並貫穿整個電極。這些衍生物在電極和電解液介面幫助形成穩定的SEI，並有效實現初始沉積時Li的均勻成核/生長，展現出成核勢壘低、沉積顆粒大且無苔蘚狀形貌的特點。重要的是，這些衍生物LiNO3共同作用可以原位修復Li沉積/溶解過程中體積變化較大造成的SEI損傷，實現電極/電解質介面的穩定，並抑制金屬Li與電解液之間的副反應。進一步的電化學測試表明，含25 wt%LiNO3的複合Li負極（LLNO-25）匹配高載量LiCoO2正極（≈20mg cm-2）並結合貧電解液（≈12µL）組成的全電池，在電流大小為0.5C時展現了穩定的電化學迴圈效能，100次迴圈後容量保持率高達93.1%。本工作為解决了許多SEI穩定劑在電解液溶劑中溶解度過低問題提供了一種新的策略，而且將保護結構從Li金屬電極的表面延伸到了體相。
圖1.複合材料的製備及相應的保護機理。（a）Li/LiNO3（LLNO）複合材料的製備；（b，c）純Li和LLNO複合電極在電化學迴圈過程中的結構演變。
圖2.純Li和LLNO-25電極匹配高載量LiCoO2正極在0.5C下的迴圈效能：（a）電壓-容量曲線，（b）迴圈-容量曲線，（c）50次迴圈後的電極截面圖。
2021年3月3日，國際資料領域頂級期刊《Advanced Functional Materials》線上刊發相關研究成果《A Salt-in-Metal Anode: Stabilizing the Solid Electrolyte Interphase to Enable Prolonged Battery Cycling》（論文連結：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202010602）。該研究工作第一完成單位為華中科技大學武漢光電國家研究中心，得到了國家自然科學基金（No. 52002136，51802105）的資助。
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