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近日，电子科技大学基础与前沿研究院张永起研究员团队在Advanced Materials上发表题为“Plasma Design of Alloy-Based Gradient Solid Electrolyte Interphase on Lithium Metal Anodes for Energy Storage”的研究论文。团队博士后梁心琪为论文的第一作者，电子科技大学基础与前沿研究院为论文第一单位。

开发高能量密度电池是储能领域的核心目标，其中锂金属电池因其极高的理论容量和低氧化还原电位，被视为突破能量密度瓶颈的下一代技术。然而，其实际应用长期受限于锂金属负极的界面不稳定性：一方面，高活性的锂会与电解质发生副反应，形成不稳定、不均匀的固态电解质界面（SEI）；另一方面，锂的不均匀沉积/剥离会引发锂枝晶生长，导致电池容量衰减、效率低下，甚至带来短路等安全隐患。因此，在负极表面构建稳定、功能化的SEI，已成为提升锂金属电池性能的关键策略。

尽管人工SEI的构建方法多样，如湿化学法、电化学沉积和气相沉积等，但这些传统方法往往受限于工艺复杂、均匀性差、条件苛刻或界面结合弱等问题，难以实现兼顾结构均匀、力学稳定与快离子传导的理想SEI。近年来，低温等离子体技术因其可精准调控SEI组分与结构、并实现原位牢固复合，展现出显著优势，但如何进一步通过结构设计协同调控锂沉积行为，尤其是诱导锂的均匀成核与取向生长，仍是当前研究的难点。

针对上述挑战，本研究提出一种创新的液态源低温等离子体策略，在锂金属表面原位构筑了具有明确梯度结构的合金基复合SEI。该梯度SEI由底层的锂锡合金、中间的LiF层以及表层的LiCl/有机锂盐复合层组成，各层功能协同：合金层提供亲锂位点、降低成核势垒；LiF层促进锂离子快速传输；复合顶层增强界面稳定性。研究进一步揭示，该结构能有效调控锂沉积的晶体取向，诱导锂优先在（110）晶面沉积，从而从机理上抑制枝晶生长。

得益于这一多功能的梯度设计，修饰后的锂金属负极在循环稳定性、过电位控制及抑制枝晶方面表现优异。与商业化正极组装的Ah级软包电池也展现出显著提升的循环寿命与低极化特性。该工作不仅发展了一种高效、可扩展的SEI构筑新方法，更从晶体取向调控的角度深化了对锂沉积行为的理解，为下一代高能量密度、高安全性的锂金属电池开发提供了新的思路与途径。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202521029