无枝晶锂负极对于开发具有长循环寿命的实际高能量密度电池（>400 Wh/kg）至关重要，但传统的界面设计缺乏对锂沉积过程中枝晶生长的自适应调节能力。
在此，中南大学陈立宝、吴志彬， 北京航空航天大学张瑜，清华大学谷 林等人通过二茂铁甲醛（FcCHO）与金属锂之间的机械化学反应，在锂带上构建了应力响应型纳米界面，获得了无枝晶的超薄Li@FcCHO负极。
原位开尔文探针力显微镜和扫描电化学显微镜测试证明，Li@FcCHO负极对锂沉积应力具有局部电位响应。此外，密度泛函理论计算表明，局部表面电位变化源于应力诱导的阴离子对配位重新分布。这种应力-电位耦合界面层通过抑制枝晶锂捕获Li⁺所需的额外电场，诱导界面下方均匀、无枝晶的锂沉积。
因此，Li@FcCHO负极在高面积容量条件下展现出超过5000小时的超长循环寿命，而基于该负极组装的实用化452 Wh/kg软包电池（9 Ah）可实现超过470次循环，容量保持率达85.20%。本工作开创了一种应力-电位耦合界面设计策略，为下一代高能量密度电池的实际应用推进了超薄锂负极的发展。
图1. 机制研究
总之，该工作通过二茂铁甲醛（FcCHO）与锂带在轧制过程中的原位机械化学反应，制备了一种具有强韧动态应力响应纳米界面的稳定超薄Li@FcCHO负极。该结构超越了传统改性界面，能够在长期循环中实现持续的自我调节与自我修正。通过调整表面对局部应力变化的电位响应，金属有机框架分子媒介能够有效调控局部电场环境，从而抑制锂枝晶生长，即使在高面积容量条件下也是如此。
此外，该界面促进了快速的去溶剂化动力学，实现了快速、均匀且可逆的锂剥离/沉积。组装的Li@FcCHO对称电池在5 mA cm⁻²和5 mAh cm⁻²条件下表现出长达5000小时的循环寿命。此外，LiFePO₄ || Li@FcCHO全电池在4C倍率（1C = 170 mA/g）下循环500次后容量保持率为81.10%。
采用NCM811正极（单面载量15 mg cm⁻²）和40 μm厚Li@FcCHO负极组装的452 Wh/kg高能量密度软包电池（容量9 Ah）实现了超过470次的稳定循环，容量保持率达85.20%。本工作在实现高能量密度与长循环寿命的实际性能方面取得了突破，并为超薄锂金属负极的界面设计提供了新的思路。
图2. 电池性能
Engineering Stress‐Potential Coupled Interface on Ultrathin Lithium Anodes Toward 450 Wh Kg−1 ‐Level Long‐Cycling Lithium Metal Batteries,Advanced Materials2025 DOI: 10.1002/adma.202519442
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