由中国科学院大连化学物理研究所(DICP)吴中帅教授领导的研究团队开发了具有强大循环稳定性和超高面能量密度的全3D打印锂金属电池(LMB)。

LMB采用多孔导电Ti3C2TxMXene骨架作为无枝晶且稳定的锂金属负极，采用多维导电LiFePO4(LFP)晶格作为超厚正极。

这项研究于10月19日发表在EnergyStorageMaterials上。

LMB被认为是超越当前最先进的锂离子电池的一类高能量密度系统。然而，锂金属负极不可控的枝晶生长和巨大的体积变化引发了循环寿命差的问题。

在这项研究中，研究人员报告了一种用于构建超高性能LMB的全3D打印方法。LMB由具有多孔MXene晶格的无枝晶锂金属阳极组成，以调节局部电流分布，使锂成核均匀，以及3D导电多孔LFP框架阴极，以实现快速离子/电子转移通道。

由于MXene晶格中丰富的Li成核位点和大孔体积，3D打印的MXene支架阻止了Li阳极的无限体积变化和树枝状形成。

此外，通过将超厚LFP阴极晶格与高效电子和离子网络相结合，全3D打印LFP||MXene@LiLMB提供了前所未有的面积容量(25.3mAh/cm2)和能量密度(81.6mWh/cm2)在171mg/cm2的超高质量负载下，超过了迄今为止报道的所有3D打印电池。