在不影響電池質量和體積的情況下，制造具有巧妙控制的電荷和質量傳輸通道的卓越的人工夾層，對于實用的鋰金屬電池（LMB）仍具有挑戰性。

在此，西安交通大學丁書江教授、陜西師范大學楊鵬教授等人受Brasenia schreberi（一種天然水生植物，具有獨特的多糖生物通道來潤滑H₂O運輸）的啟發，提出了一種超薄（137 nm）和超輕（0.1 mg cm^-2）的自潤滑離子封閉人工層（SLIC）來改善LMB的電荷/質量運輸。

采用大規模的可行性卷對卷技術加上相變溶菌酶（PTL）的自組裝構建了靈活和經濟的SLIC。

圖1. SLIC的作用機制

動力學分析、DFT理論計算和COMSOL模擬表明，PTL-SLIC由于其豐富的極性官能團和獨特的微孔通道促進了電荷轉移和Li+傳輸。SLIC形成含LiF的有機/無機混合SEI具有高楊氏模量阻礙了鋰枝晶生長。

此外，由于SLIC內的加速電荷/質量傳輸，Li電鍍和剝離行為也得到了很好的調節，即使在5 mA cm^?2的高電流密度和10 mAh cm^?2容量密度下，Li||Cu電池也表現出優異的循環穩定性，并且與不同電解質（醚類和酯類）具有兼容性。

特別地，SLIC改性的Cu可以在低成本的環境條件下，通過大規模的卷對卷技術結合自制設備中的自組裝過程不斷生產。

因此，這種生物質材料設計理念為解決鋰枝晶問題開辟了一個可擴展、經濟、 和環保的方向同時促進了天然生物材料在儲能領域的應用。

圖2. P-Cu電池的電化學性能

Ultra-thin and ultra-light self-lubricating layer with accelerated dynamics for anode-free lithium metal batteries, Energy Storage Materials 2023 DOI: 10.1016/j.ensm.2023.03.017