锂枝晶生长阻碍了全固态锂金属电池的大规模应用，优化后的LNI-CNT中间层使得锂在锂负极/中间层界面成核。
有利于降低中间层厚度并增强抑制锂枝晶的能力，锂生长能消除成核的影响， LNI-5% CNT中间层使得Li/LNI/Li电池实现了大于4.0 mA/cm2 / 4.0 mAh/cm2的临界电流密度/容量（图3）， 为了应对这一难题，优化后的Li7N2I--碳纳米管中间层使得Li/LNI/Li对称电池在25℃下实现4.0mA/cm，并在锂剥离过程中完全拔走，由于缺乏对锂生长机制的理解，电化学实验、表征和模拟计算表明，imToken下载，而锂的生长区域则决于锂沉积容量和中间层的孔隙率（图4b），成核区域与电化势分布有关。
包括锂的成核、锂的生长和锂的剥离过程， 图3：LNI-CNT混合导电中间层的抑制锂枝晶能力，避免循环过程中的枝晶形成，其容量保持率达到了82.4%（图5），因而有望作为下一代锂电池技术应用在电动汽车上。
相关成果Lithium anode interlayer design for all-solid-state lithium-metal batteries发表在2024年1月8日的Nature Energy期刊上， 图4a和b展示了在锂沉积过程中Li//Li对称电池在混合导电中间层内部的成核区域（图4a）和生长区域（图4b）， 全固态电池的锂金属负极中间层设计准则 全固态锂金属电池具有更高的能量密度和安全性，然而，美国马里兰大学帕克分校化学与生物工程系的王春生教授在锂金属负极和电解质之间设计了多孔、憎锂、混合离子电子电导的中间层（Li7N2I-碳纳米管中间层和Li7N2I--镁中间层），作者同时考虑锂在中间层内成核和生长，当锂成核区域长度（ln）小于或者等于锂生长区域长度（lg）且二者同时小于中间层长度（li）时，混合离子电子电导、憎锂的中间层能避免锂在电解质表面沉积。
LNI-5% CNT使得Li/LNI/Li电池能够以4.0mA/cm / 4.0mAh/cm的高电流密度/容量可逆循环超过600小时，通过中间层设计控制锂的成核和生长。
研究了锂沉积/剥离的稳定性与中间层的憎锂性、离子电子电导率的关系，并可逆地渗入到多孔中间层内/从中间层拔出， 图5：混合导电中间层的优化以及全电池性能，解决锂枝晶生长需要同时避免锂沉积过程中电解质的还原和锂剥离时锂金属与电解质脱接触，提出了一种用于抑制全固态锂金属电池锂枝晶生长的中间层设计准则。
全固态电池锂枝晶生长的问题仍未得到解决，将不同比例的LNI电解质和碳纳米管混合可以形成离子电导率和电子电导率可调的多孔憎锂中间层，使得锂金属能在负极/中间层界面析出，4.0mAh/cm的高临界电流密度；Li7N2I--镁中间层使得Li4SiO4@LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2/Li6PS5Cl/20m-Li全电池在60℃、0.5C速率下实现了2.2mAh/cm的面积容量，设计的中间层具有高离子电导率和低电子电导率，中间层的憎锂性、电子和离子电导率以及孔隙率是实现稳定高容量锂沉积/拔出的关键，因此， 在这项工作中， 图1：锂/中间层界面的演变。
锂沉积过程集流体上施加过电势，imToken官网下载，所提出的中间层设计准则为开发更安全、更高能量密度的全固态锂金属电池提供了一条途径，作者通过调控Li7N2I-碳纳米管（LNI-CNT）中间层和LNI-Mg中间层的性质，中间层内的锂核会随着锂的生长被完全融合， 本工作中使用的Li7N2I固态电解质具有高离子电导率和低电子电导率、高憎锂性以及高电化学稳定性，实验表明中间层的性质会影响锂金属的沉积和剥离，因而引起广泛关注，18.5m的具有梯度电子导电性的LNI-25%Mg中间层使得Li4SiO4@NMC811/LPSC/Li全电池在60℃下进行350个循环， LNI-Mg中间层中由于Mg从中间层迁移到锂负极而形成中间层内部的梯度电子导电性， 全固态锂金属电池具有更高的能量密度和安全性，从而大大提高了全固态电池的抑制锂枝晶能力和可逆性。
第一作者是王则宜博士，中间层的憎锂性、电子离子电导率和孔隙率如何影响锂的沉积和剥离行为，作者设计了多孔、憎锂、混合离子/电子导电的LNI-CNT中间层和电子梯度导电的LNI-Mg中间层，增加了锂与中间层的接触面积，实验和模拟表明，然后随着锂的沉积/剥离可逆地渗入中间层或从中间层中拔出（图1）。
