纳米尺度成像揭示无负极锂钠固态电池中的关键沉积与脱沉机制
材料科学
2026-03-10 v2 应用物理
摘要
实现无负极固态电池的可逆沉积，关键在于控制 buried 界面处的碱金属沉积与脱沉，但其纳米尺度机制尚未阐明。本文引入虚拟电极低能电子显微镜（VE-LEEM），一种实现无负极形成与溶解纳米尺度可视化的成像平台，通过结合电子束诱导沉积和紫外驱动脱沉。将VE-LEEM与同步辐射光电子显微镜和原子力显微镜集成，追踪锂和钠负极在循环过程中的化学与形貌演化。我们发现，锂和钠负极生长存在相同的动态缩放规律，类似于高迁移率薄膜沉积，但通过由金属特定表面能决定的不同形貌路径实现。这种普适缩放行为建立了一种可用于跨化学体系比较无负极沉积的可迁移定量框架。相比之下，脱沉通过依次发生的晶界解开和簇衰减机制进行，表明溶解在沉积方面具有内在的非对称性，并留下持久的界面残余层。这些结果推翻了沉积-脱沉动力学镜像的常见假设，识别出界面和晶界能量是可逆性的根本约束。VE-LEEM为解决纳米尺度上的 buried 电化学界面提供了通用方法，并建立了能量框架以指导耐用高能无负极固态电池的设计。
引用
@article{arxiv.2603.00998,
title = {Nanoscale imaging reveals critical plating and stripping mechanisms in anode-free lithium and sodium solid-state batteries},
author = {J. Diaz-Sanchez and P. Hernandez-Martin and N. Kwiatek-Maroszek and H. R. Bratlie and R. Anton and A. Lowack and A. Galindo and K. Kataoka and E. Vasco and K. Nikolowski and D. Rettenwander and E. G. Michel and M. A. Nino and M. Foerster and C. Polop},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.00998},
year = {2026}
}