多孔銅（Cu）集流體在穩定鋰金屬負極（LMA）方面表現出良好的前景。然而，純銅的親鋰性不足和三維（3D）多孔銅結構的孔隙率有限，導致Li-Cu復合材料的制備效率低下，并且Li-Cu復合負極的電化學性能較差。
近日，南京郵電大學Yanwen Ma，Jin Zhao，阿卜杜拉國王科技大學Husam N. Alshareef提出了一種用于鋰復合負極的多孔Cu-CuZn（DG-CCZ）主體來解決這些問題。
文章要點
1）該結構具有孔徑分布和親硫-疏鋰特性，設計為從負極結構的內部到外部的梯度分布。這種雙梯度多孔 Cu-CuZn 對熔融鋰表現出優異的毛細管潤濕性，并提供高達 66.05% 的高孔隙率。這種設計促進了電池運行過程中鋰在多孔結構內部的優先沉積，有效抑制了鋰枝晶的形成。
2）所開發的電池系統都實現了顯著提高的循環穩定性，包括Li半電池、Li?Li對稱電池和Li-LFP全電池。當與雙層 LiFePO4 正極協同配對時，配置有多個電極的軟包電池在 1 C 下表現出 159.3 mAh g?1 的令人印象深刻的放電容量。
這項研究可以啟發未來3D鋰負極的設計，提高鋰的利用效率，并促進未來高能鋰金屬電池的發展。
參考文獻
Jianyu Chen, et al, Engineering High-Performance Li Metal Batteries through Dual-Gradient Porous Cu-CuZn Host, ACS Nano, 2024
DOI: 10.1021/acsnano.4c00720
https://doi.org/10.1021/acsnano.4c00720
