西安交大郗凱團隊在鋰金屬電池領域取得重要進展

鋰金屬負極因其超高理論比容量（3860 mAh g?1）和最低電化學電位（-3.04 V vs. SHE），被視為下一代高能量密度儲能體系的核心組件。然而，其“無宿主”特性導致在鋰沉積過程中易形成枝晶或苔蘚狀結構，誘發劇烈體積膨脹、界面失穩及電解液持續分解等問題，嚴重制約其實際應用。盡管現有策略（如人工SEI構建、合金化宿主設計及三維集流體調控）在一定程度上可緩解枝晶生長，但多數方法依賴經驗性設計，缺乏從原子尺度協同優化界面電場、離子分布與反應動力學的普適性理論框架。值得注意的是，電負性——這一表征原子吸引電子能力的基本物理量，長期以來尚未被系統用于鋰金屬電池的界面工程定向設計。理論上，提高表面端基的電負性可增強對Li?的吸附并排斥陰離子，從而加速Li?脫溶劑化過程，均勻化界面離子通量并引導穩定成核。

針對上述問題，西安交通大學化學學院郗凱教授團隊聚焦于鋰金屬電池的負極界面調控與離子傳輸優化，提出了基于電負性調控的界面工程策略。通過精準設計二維MXene表面端基，構建出高電負性、親鋰性的限域界面，有效抑制了空間電荷積累，實現Li?通量的高度均勻化，并促進富Li2O SEI的原位形成。該策略使鋰負極在1600次循環中仍保持99.41%的高庫侖效率，并推動1 Ah磷酸鐵鋰軟包電池實現238.06 Wh·kg?1的高能量密度，展現出優異的快充與循環穩定性。

該研究成果以《高電負性基底賦能近電極鋰離子快速傳輸：邁向可持續快充鋰金屬電池》（“Accelerating Near-Electrode Li? Transport via High-Electronegativity Substrates for Sustainable Fast-Charging Lithium Metal Batteries”為題，發表在國際著名期刊《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）上。西安交通大學化學學院為第一通訊單位，博士生劉春麗為第一作者，郗凱教授為通訊作者。

該工作得到了國家自然科學基金、秦創原高層次創新創業人才項目以及西安交通大學國家儲能技術產教融合創新平臺的支持。研究團隊還感謝西安交通大學分析測試中心在材料表征方面提供的技術支持。同時，作者特別感謝張傳芳教授、薛偉江教授、張淼教授、劉洋洋教授、徐謝宇等老師對本工作的悉心指導和幫助。