近日，东北大学李犁教授团队在锂金属电池金属负极领域取得重要进展。相关成果“A crystalline carbon nitride–based separator for high-performance lithium metal batteries”发表于国际顶级期刊Proceedings of the National Academy of Sciences of the United State of America (PNAS) (DOI: 10.1073/pnas.2302375120)。东北大学为该论文第一作者单位，东北大学理学院博士研究生邸栓龙和冶金学院博士研究生李宏观为共同第一作者。
锂金属电池具有更高的能量密度，在新一代电化学储能中具有广阔的应用前景。金属锂作为电池负极具有较高的理论容量，但在循环过程中不均匀的沉积容易发展为枝晶形式的生长，表现出较差的稳定性，也带来一定的安全隐患，制约了锂金属电池的发展。通过使用高结晶度的氮化碳作为隔膜修饰层来抑制锂枝晶的生长。高结晶度氮化碳中扩展的共轭结构使电子更容易迁移，结构中的氯离子和高含量的吡咯氮增强了和锂离子间的相互作用。实验结果表明，高结晶度的氮化碳修饰层能均匀化离子通量，实现了锂的均匀沉积，提升了对称电池和Li//LiFePO₄全电池的稳定性。该工作通过结晶度工程对氮化碳材料进行了调控，拓展了氮化碳基材料在先进电池体系的应用，也为锂金属电池功能化隔膜的设计提供了新的见解。
东北大学分析测试中心为该工作数据采集、材料表征工作提供了重要支持。

图：高结晶氮化碳的结构及其在锂金属电池中的应用