王健博士蔺洪振研究员AFM：沾衣不湿无枝倚，平生散漫亦快哉

王健博士与蔺洪振研究员在AFM发表的研究提出了一种通过构建湿度稳定的快速锂扩散控制合金层（RIDAL）解决锂金属负极枝晶生长和湿度敏感问题的新方法，显著提升了锂金属电池的循环寿命和空气稳定性。研究背景与问题提出锂金属负极因高容量（3860 mA h g-1）和低电极电位（-3.04 V vs. SHE）被视为理想负极材料，但存在枝晶生长、体积变化大、SEI层破裂等问题，导致性能和寿命下降。传统方法通过构筑稳定SEI人工层或调控锂离子动力学行为改善性能，但金属锂对湿度敏感，临界组装条件（O?1 ppm；H?O1 ppm）限制了其大规模商业化应用。RIDAL层的设计与制备材料选择与反应机制：通过Li与液态SnCl?的置换反应，在Li箔表面生成含微量不溶LiCl的Sn/LixSn合金层（RIDAL-Li），兼具快速锂离子扩散和抗水分/溶剂腐蚀能力。理论模拟验证：RIDAL层将界面锂离子扩散势垒降低至0.08 eV，水分吸附能降低至0.45 eV，显著提升了锂离子传输效率和抗湿度性能。结构表征：扫描电子显微镜显示RIDAL-Li表面均匀分布纳米颗粒，层厚约7μm；XRD和XPS分析证实了Li-Sn合金的生成。RIDAL层的形貌与结构微观形貌：RIDAL-Li表面纳米颗粒均匀分布，形成致密合金层，有效抑制枝晶生长。化学成分：XRD和XPS分析表明，合金层主要由Sn和LixSn组成，微量LiCl分布于表面，增强了抗腐蚀性能。电化学性能与空气稳定性循环性能：在LiFSI基电解液中，RIDAL-Li电极过电位低至30 mV，1 mA cm?2下寿命超650 h，库仑效率达99%，且无枝晶形成。空气稳定性：在51%相对湿度环境中暴露60分钟后，RIDAL-Li电极仍能稳定循环400 h，过电位仅18 mV，显著优于未处理电极。溶剂耐受性：界面和频光谱（SFG）显示，RIDAL层可抵抗电解质溶剂腐蚀，进一步提升了电池的实用性。全电池性能与商业化前景匹配正极性能：与LiFePO?或硫正极匹配时，基于RIDAL-Li的全电池循环稳定性和倍率性能显著提升。高倍率性能：Li-S全电池在4C和5C高倍率下仍保持高性能，表明RIDAL层在快速充放电场景中的优势。商业化潜力：RIDAL层的制备方法简单、成本低，且显著降低了对组装环境的要求，为锂金属电池的商业化应用提供了新思路。研究意义与展望该研究通过理论模拟与实验结合，创新性地提出了RIDAL层设计，解决了锂金属负极的枝晶和湿度敏感问题，为高能量密度锂金属电池的开发提供了重要参考。未来研究可进一步优化RIDAL层的成分和结构，探索其在其他金属负极中的应用潜力，推动下一代储能技术的发展。文章链接：Construction of Moisture-Stable Lithium Diffusion-Controlling Layer toward High Performance Dendrite-Free Lithium Anode