用于实现无枝晶锂金属电池的液晶电解质设计准则

锂金属的无枝晶电沉积对于采用高能量密度可充电锂金属电池而言是必要的。在此，我们展示了一种利用液晶电解质抑制锂金属负极枝晶生长的新机制。向列相液晶电解质通过其体畸变与锚定自由能引入额外过电势，从而改变电沉积动力学。通过扩展相场模型，我们模拟了金属负极的形貌演化，并探究了体畸变与锚定强度在电沉积过程中的作用。我们发现液晶分子在锂表面的吸附能可作为锚定能的良好描述符，并通过第一性原理密度泛函理论计算获得该值。与其他外禀机制不同，我们发现具有高锚定强度的液晶能够确保锂金属平滑电沉积，从而为基于金属负极的可充电电池的实际应用铺平道路。