锂金属一直以来被认为是高能量密度电池的理想负极材料。不幸的是，锂金属负极在实际电流密度下容易形成枝晶，限制了其应用。
2025年1月6日，上海交通大学罗加严教授，天津大学王澳轩副研究员和张欣悦博士，宁德时代首席科学家吴凯和美国阿贡国家实验室刘同超研究员在Nature Synthesis上发表了题为《Synthesis of monocrystalline lithium for high-critical-current-density solid-state batteries》的研究论文。
在本文中，作者提出了一种方法，通过重结晶技术，将商业化多晶锂（poly-Li）直接转化为具有单一晶面的各种单晶锂金属负极。
通过阐明不同锂晶面的扩散动力学和力学特性，发现单晶Li（110）具有最低的扩散势垒（0.02 eV），比多晶锂的0.2 eV低一个数量级，并且杨氏模量从9.42 GPa降低到2.71 GPa，降低了71%。
在固态电池中使用单晶Li（110），可以将临界电流密度提高一个数量级，并且锂金属电池的循环稳定性提高了五倍。
这一调控晶面的策略将有效解决实现高能量密度电池的关键挑战。
图文解读
图1：不同晶面单晶锂的动力学表征
图2：单晶Li（110）金属负极在液态电解质中的电化学稳定性
图3：固体电解质单晶Li（110）金属负极的电化学性能
文献信息Chen, H., Zhao, Y., Zhang, X. et al. Synthesis of monocrystalline lithium for high-critical-current-density solid-state batteries.Nat. Synth(2025). https://doi.org/10.1038/s44160-024-00712-4
