与最先进的锂离子电池相比，使用有限锂金属负极和5V正极的锂金属电池提供了更高的能量密度。然而，有限的锂金属存在效率低和体积膨胀大的问题，进一步使电池的循环性变差。

在此，香港城市大学楼雄文团队设计了一种轻量化和功能化的宿主，由Sn纳米粒子组成，嵌入到项链状的B、N、F掺杂碳大孔纤维（Sn@B/N/F-CMFs）中，用于无负极5V级LMB。

结果显示，大孔框架可以降低局部电流密度，使锂沉积均匀化，释放结构应力，实现40 mAh cm-2以上的高面容量。此外，亲锂的B、N、F掺杂碳和锡纳米粒子可以作为高亲和力的Li结合位点，使中空纤维内外表面Li核生长均匀。

基于此，Sn@B/N/F-CMFs即使在碳酸脂基电解质中也能在1700小时内实现稳定的无枝晶的锂电镀/剥离行为。当与5V级LiNi0.5Mn1.5O4正极耦合时，组装的无负极软包电池即使在恶劣条件下也能显示稳定的循环性能。

图1. Sn@B/N/F-CMFs的制备与表征

总之，该工作设计了一种轻质的Sn@B/N/F-CMFs三维宿主并将其用于无负极5 V锂金属电池。研究显示，高亲锂性的Sn纳米颗粒均匀分散在项链状B/N/F掺杂碳纤维的内部壳层中。三维大孔导电框架降低了局部电流密度，控制了Li+离子的分布，调节了锂的沉积行为，并释放了结构应力，实现了高锂沉积容量（>40 mAh cm-2）。此外，亲锂性的B/N/F掺杂碳位点和功能性的Sn纳米颗粒可以降低成核过电位，使后续的锂核生长均匀化。

基于此，该材料可在碳酸酯基电解液中可以实现无枝晶且可逆的锂沉积/剥离，且在5 mAh cm-2的面积容量下稳定循环超过1700小时。当与5V级LNMO正极耦合时，组装的无负极全电池展现出稳定的循环性能（160个循环后容量保持率为90%）。因此，该工作为促进无负极电池的发展奠定了基础。

图2. 5V级LMB的性能

Anchoring Sn Nanoparticles in Necklace-Like B,N,F-Doped Carbon Fibers Enables Anode-Less 5V-Class Li-Metal Batteries,Angewandte Chemie International Edition2025 DOI: 10.1002/anie.202423454