缓释添加剂！中科院化学所郭玉国/张娟&东北师大吴兴隆，新发Angew：长寿命锂金属电池！

化学添加剂在提高锂（Li）金属电池的循环稳定性方面起着关键作用。然而，传统的高溶解度添加剂虽然能够在循环初期快速形成稳定的界面，但往往只能作为“牺牲品”短暂发挥作用，难以在长期循环过程中维持稳定的界面。

2025年6月19日，中国科学院大学张娟/郭玉国、东北师范大学吴兴隆、在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition发表题为《Realizing Persistent Lithium Protection and Revival with Dissolution-Equilibrium-Driven Sustainable Additives Reservoir》的研究论文，Xiao-Xi Luo、Shuang-Jie Tan为论文共同第一作者，张娟、郭玉国、吴兴隆为论文共同通讯作者。

在此，研究团队提出基于化学溶解平衡驱动的可持续Li保护与恢复策略。通过在电池隔膜表面涂覆微溶的AgI涂层，实现了Ag⁺和I^–的持续释放。

其中，Ag⁺有助于形成Li-Ag合金中间相，促进Li的均匀沉积，而I^–则有助于恢复不活跃的Li，且对称的Li||Li电池在5 mA/cm²的电流下能够提供超过1000h的循环寿命，其容量为5 mAh/cm²。

此外，采用该策略的实际软包电池在200个循环后仍能保持82%的容量。此项研究不仅为添加剂化学提供了新的研究思路，更为开发高性能、长寿命的Li金属电池开辟了新的途径。

图1：a) 常规释放与b) 可持续释放添加剂在循环过程中的对比示意图。c) “AgI储库”在电池中的工作原理示意图。

图2：a) 将“AgI储库”应用于隔膜的制备过程示意图。b-d) 显示原始隔膜和AgI-RSVR隔膜的数码图像。e) AgI-RSVR隔膜的截面扫描电子显微镜（SEM）图像。f) AgI-RSVR隔膜的SEM图像和g-j) AgI-RSVR隔膜的Ag、F、I、C元素的能谱分析图。

图3：a-b) 在0.5 mA/cm²下，3 mAh和5 mAh容量时Li在Cu箔上沉积的SEM图像。c) Li在0.5 mA/cm²、5 mAh条件下的电化学沉积曲线。d) 原始隔膜和AgI-RSVR隔膜的对称Li||Li电池在5 mA/cm²、5 mAh/cm²条件下的电化学性能曲线。使用AgI-RSVR隔膜e-g) 和原始隔膜h-j) 的Li负极在10、50、100h后的SEM图像。

图4：原始隔膜和AgI-RSVR隔膜的全电池的电化学性能。a) Li||LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂ 电池在0.5 C下的循环性能。b-c) 不同循环次数下Li||LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂电池的恒流充放电曲线。d) Li||LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂电池在0.1 C到3 C的倍率性能。e) 不同倍率下使用AgI-RSVR隔膜的Li||LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂电池的恒流充放电曲线。f) Li||Li_1.21.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂电池的循环性能。g) 不同循环次数下使用AgI-RSVR隔膜的Li||Li_1.2Ni_0.13Co_0.13Mn_0.54O₂电池的恒流充放电曲线。h) 使用AgI-RSVR隔膜的Li||LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂软包电池在0.5 C下的循环性能。

图5：a)使用AgI-RSVR隔膜的Li||Li电解槽的示意图。b)不同时间后电解槽中电解液的紫外-可见光谱（UV）。c) 不同循环次数后Li||LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂电池中电解液的UV。d) 第50次循环后Li负极的X射线光电子能谱深度分析图，显示拟合的Ag 3d峰。e) 第50次循环后Li负极的TOM-SIMs图像和 f) Ag^–、LiF^2-和Li^–的空间分布。AgI-RSVR隔膜在 g-i) 第10次循环和 j-l) 第50次循环后的SEM图像和Ag、I元素的能谱分析图。

综上，研究团队提出了一种基于化学溶解平衡驱动的可持续添加剂储层策略，通过在电池隔膜表面涂覆微溶的AgI涂层，实现Ag⁺和I^–的持续释放，以稳定Li金属负极界面并恢复不活跃的Li。

该策略显著提升了Li金属电池的循环稳定性，使对称Li||Li电池在5 mA/cm²条件下实现超过1000h的稳定循环，并在实际软包电池中展现出超过200个循环的长寿命和82%的容量保持率。

此项研究成果不仅为Li金属电池的界面保护和添加剂化学提供了新的理论依据，还为开发高性能、长寿命的Li金属电池开辟了新的途径，具有广阔的应用前景。

Realizing Persistent Lithium Protection and Revival with Dissolution-Equilibrium-Driven Sustainable Additives Reservoirs, Angew. Chem. Int. Ed., 2025. https://doi.org/10.1002/anie.202500135