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由于高比容量和低電化學還原電位，鋰（Li）金屬被認為是最有希望的高能鋰電池負極。然而，鋰枝晶的生長和巨大的體積變化嚴重限制了鋰金屬電池的發展。武漢理工大學麥立強、南京航空航天大學劉振輝等提出了一種帶有親鋰單原子的有序介孔N摻雜碳來誘導鋰金屬的均勻成核和沉積，以解決上述問題。

圖1. NOMC-Ni的作用示意

具體而言，作者設計了一種具有相互連接三維介孔通道和豐富均勻分散的親鋰單原子位點的N摻雜有序介孔碳（NOMC-Ni），在優化鋰金屬負極方面，它同時具有原子Ni親鋰位點和三維有序介孔結構的優勢。

受益于互連三維有序介孔結構和豐富親鋰單原子位點的協同效應，NOMC-Ni可以實現調節局部電流密度和快速傳質，從而實現均勻的鋰沉積，并抑制枝晶和緩沖體積膨脹。

圖2. 半電池性能

因此，當作為鋰金屬宿主應用時，NOMC-Ni/Li電極在200次循環后表現出99.8%的高CE和極低的成核過電位（~31 mV）。

此外，當與商用磷酸鐵鋰（LFP）結合時，NOMC-Ni||LFP表現出108 mAh g^-1的高容量，并且在1C的第5至350次循環中平均庫倫效率（CE）高達99.8%。單原子金屬親鋰位點和三維有序介孔結構的結合為設計穩定的鋰金屬負極提供了新的啟示，并為開發超穩定的鋰金屬電池提供了機會。

圖3. 全電池性能

Single-Atom Lithiophilic Sites Confined within Ordered Porous Carbon for Ultra-Stable Lithium Metal Anodes. Energy & Environmental Materials 2022. DOI: 10.1002/eem2.12466

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麥立強/劉振輝EEM：親鋰單原子協同有序多孔碳實現超穩定鋰金屬負極

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