據外媒報道，天津大學楊全紅教授與清華大學呂偉教授領導的一支研發(fā)團隊通過簡單的浸涂法，在鋰金屬表面制備了一種蠟-PEO（等離子體電解氧化）涂層，從而制成了一種空氣穩(wěn)定且防水的鋰金屬陽極。蠟作為一種常用的惰性密封材料，很容易就可涂覆在鋰金屬表面。

（圖片來源：中國科學）

鋰金屬陽極具高比容量、低電位以及輕質量等特性，可有效提高電池的能量密度，即改用鋰金屬陽極將顯著提升電動汽車的續(xù)航里程，以及降低用于電網能量存儲的電池成本。但是，由于鋰具有高化學活性，容易導致枝晶生長和空氣不穩(wěn)定，從而引發(fā)安全問題，因此限制其作為電極材料，得到大規(guī)模應用。

鋰金屬對空氣中的水分和氧化成分非常敏感，會導致其表面產生氫氧化鋰等絕緣性物質，即導致其電化學性能惡化。此外，當鋰與水接觸時，會產生氫氣和熱量，從而可能會引發(fā)起火或爆炸。而鋰金屬的此種敏感性對于鋰金屬陽極的運輸、存儲和加工都提出了更高的要求。因此，迫切需要研發(fā)出一種空氣穩(wěn)定，且能夠防水的鋰金屬陽極，以讓未來鋰金屬陽極能夠真正得到應用。

在電子設備領域，利用包裝技術，可以保護電子元件免受潮濕空氣和水的物理傷害和腐蝕，這也為如何保護鋰金屬提供了設計思路。

研究人員研發(fā)的蠟基復合涂層可防止鋰金屬在空氣和水中產生不良反應。在電池中，此類涂層減緩了電解液對鋰金屬陽極表面的腐蝕；而均勻分布的PEO確保了鋰離子在界面上能夠均勻導電，抑制了鋰枝晶的生長。

在蠟-PEO涂層的保護下，鋰金屬表面在相對濕度為70%的空氣中，24小時內都沒有發(fā)生變化，高比容量保留率為85%。而且即使其與水直接接觸，也沒有起火燃燒或者容量出現(xiàn)衰減。鋰金屬陽極涂覆了該涂層后，在對稱電池中，在長達500個小時的時間內都保持了穩(wěn)定性，并且由涂覆了該涂層的鋰金屬陽極制成的鋰硫電池在300次充放電循環(huán)中，每次循環(huán)后，該電池容量衰減率低至0.075%。

此次研究演示了一種用于空氣穩(wěn)定和防水鋰金屬陽極的高效封裝技術，該技術易于擴展，且適用于其他敏感型電極材料。

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