近日，昆明理工大学材料科学与工程学院青年老师王恺钊、胡劲教授、熊仕昭教授在能源材料领域知名期刊《Energy Storage Materials》上发表题为“Self-evolving solid electrolyte interphase from Bi2O2CO3 current collector enabling dense electrodeposition for anode-free lithium metal batteries”的研究成果。博士生李俊凯为第一作者，昆明理工大学材料科学与工程学院为第一通讯单位。

随着研究人员对锂离子电池正负极材料的探索不断深入，传统液态电解质锂离子电池的能量密度已接近其理论极限，这意味着要提升此类电池的能量密度，必须对其结构进行根本性的重新设计。无负极锂金属电池通过省去负极材料的质量，使来自正极的锂离子可直接沉积在集流体上。因此，理论上其能量密度可超过传统液态电解质锂离子电池的两倍以上，达到500 Wh kg^-1以上的质量能量密度和1300 Wh L^-1以上的体积能量密度。然而，无负极技术仍面临诸多界面挑战。锂直接从正极材料剥离并沉积到集流体上时，由于缺乏负极基体以及锂储量不足，往往导致电池寿命缩短。事实上，在锂沉积之前，电解液组分（包括Li2O、Li2CO3、LiF、Li2S、ROCO2Li、ROLi等）会在集流体表面形成一层固态电解质界面（SEI）膜，为锂的成核提供基底。在某种意义上，SEI层在一定程度上决定了电池的工作性能。一方面，作为成核基底，SEI会影响成核过电位和沉积均匀性，从而控制锂枝晶的生长趋势。另一方面，自发形成的SEI层在反复的镀锂和剥离循环中容易发生破裂，而其重新生成过程还会额外消耗电解液中的锂离子，导致不可逆的容量损失。

据此，昆明理工大学液态金属团队提出一种从集流体成分引入自衍生SEI的策略，设计室温下稳定的金属+过度相的核壳结构（Bi@Bi2O2CO3）的集流体。该结构既存在纳米级的Bi颗粒提供锂形核的诱导层，又可以通过Bi2O2CO3自发的锂化行为形成致密的富含Li2O和Li2CO3的SEI包覆层，并缓解了集流体的体积膨胀效应。这种自衍生SEI的复合集流体不仅增强了界面的平整度，还在其下方嵌入了纳米级的Li3Bi，为锂的成核提供了种子。协同作用下，半电池在沉积量为1 mAh cm^-2时可实现超过2000小时的稳定循环。将集流体组装成LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（NCM811）软包电池后，其质量能量密度达到410 Wh kg^-1，并表现出长寿命和优异的倍率性能。该策略为锂金属电池无负极集流体和人工SEI的设计提供了一种有前景的方法。

该研究工作得到国家自然科学基金、云南省科学技术厅青年基金和昆明理工大学“双一流”创建联合专项面上项目的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2026.105269