理性設計能夠維持較低的孔隙和光滑的形貌的Li的集流體(current colletor),同時保證Li沉積能夠較高的擔載量是設計高能量密度Li金屬電池的關鍵。
有鑒于此,中山大學盧俠教授等發展Li2ZnCu3合金修飾Cu箔作為穩定的電流集流體,能夠滿足穩定且高擔載量的Li沉積。
本文要點
(1)
Li2ZnCu3@Cu通過原位合金化處理能夠生成大量的異質結,誘發Li均相成核和密集的生長,達到12 mAh cm-2的超高容量。這種空間結構使得Li2ZnCu3@Cu整個電極能夠保持高度的立體位阻以及表面電極電勢,阻礙Li在剝離/沉積過程發生副反應。
(2)
構筑的Li||Li2ZnCu3@Cu不對稱電池在2 mA cm-2/6 mAh cm-2能夠在200圈循環過程中保持高達99.2 %的庫倫效率。
構筑的 Li-Li2ZnCu3@Cu||LiFePO4 電池在300圈循環后循環穩定性仍達到87.5 %。當與LiCoO2電極(4 mAh cm-2)結合,能夠在N/P比例為3時候,高達407.4 Wh kg-1能量密度。這些結果展示了一種高容量、無枝晶、密集沉積獲得高性能Li金屬電池的方法。
參考文獻
Jiaqi Cao, Weixin Chen, Aosong Gao, Guangyuan Du, Dilxat Muhtar, Guoyu Qian, Xueyi Lu, Fangyan Xie, Yang Sun, Xia Lu, Li2ZnCu3 modified Cu current collector to regulate Li deposition, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202413065
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202413065
盧俠,中山大學材料學院教授,博士生導師。2013在中國科學院物理研究所獲得凝聚態物理博士學位;2018年12月以“百人計劃”中青年杰出人才入職中山大學,圍繞電池材料與界面開展工作,對Li在材料中存儲與輸運機制,以及與脫嵌鋰相關的結構演化、電荷轉移、空間電荷序、界面/表面結構進行深入表征,入選2019年廣東省“珠江人才”計劃,主持國家自然科學基金面上、青年以及企業橫向等,作為項目骨干參與科技部重點研發計劃。