合金化反应的特点是合金相的互换，其生成物又分为固溶体和金属间化合物两种类型。合金相能够引导锂化/脱锂过程。例如，之前的工作发现了一种意想不到的锂化过程，其中只有固溶体合金相，例如Li−Ag的γ相，才允许表面新生成的Li原子沉入金属箔中，从而避免了锂金属枝晶的生长，从而提高循环寿命和安全性。此外，过去几十年来，学术界和工业界都做出了重大努力，致力于了解电化学锂合金反应的相依赖性，并设计复杂的材料结构，以改善锂合金电极的电化学性能。然而，金属间化合物和固溶体相在锂合金化过程中的作用仍然存在争议。了解锂化/脱锂循环过程中合金相的热力学和动力学性质至关重要。这涉及阐明（i）热力学相平衡过程中合金相演化的可逆性和（ii）合金相中金属原子的扩散动力学及其对合金化/脱合金反应均匀性的影响。

近日，来自中国科学技术大学季恒星&金松团队研究了三种具有代表性的锂合金：扩展固溶体区域的Li−Ag合金；金属间化合物的Li−Zn合金，其固溶体相的Li原子浓度窗口非常窄；以及金属间化合物的Li-Al合金。固溶体相具有比金属间化合物低得多的相变能垒，从而导致相当高的锂合金化/脱合金化可逆性和循环稳定性，这是由于在固溶体内部建立了微妙的结构变化和化学势梯度。这两种效应使锂原子能够进入锂银合金的主体，形成均匀的合金相。虽然在过去的研究中锂合金反应和合金相变始终紧密相关，但研究结果为二次金属电池组件的智能设计提供了重要指导。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c08711

（裴男标）