虽然锂金属负极在下一代高能电池方面有着巨大的应用潜力。然而，其镀锂/剥离过程中的低库仑效率（CE）和枝晶生长导致其循环寿命较短等问题，仍严重阻碍着其实际应用。

近日，加拿大艾伯塔大学Xiaolei Wang报道了在Cu箔上构建了一种氮、氧共掺杂的垂直碳纳米片阵列（NOCA@Cu），通过聚合物界面自组装和保持形貌的热解，有效地改善了CE，抑制了Li枝晶。

文章要点

1）由于具有丰富的亲锂杂原子掺杂的众多垂直多孔通道，三维结构的NOCA@Cu基质能够以可控的方式引导Li的成核和生长，从而在碳酸盐和乙醚电解质中获得高CE和长循环寿命的无枝晶Li沉积，超过C@Cu和纯Cu基质。

2）研究人员通过有限元模拟进一步揭示了NOCA@Cu中垂直碳阵列的结构功能，它不仅可以在纳米阵列构建的受限空间中指导镀锂，而且还使整个3D电极上的离子浓度和电场分布均匀。

3）为了展示锂化NOCa@Cu负极的实际应用，研究人员将其与商品化的LiFePO₄正极相结合，提供了高容量和长循环稳定性，CE接近100%。因此，这种高性价比、可扩展和高效的特性使NOCA@Cu成为实用型锂金属电池的理想锂主体材料。

参考文献

Zhixiao Xu, et al, N, O-Codoped Carbon Nanosheet Array Enabling Stable Lithium Metal Anode, Adv. Funct. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adfm.202102354

https://doi.org/10.1002/adfm.202102354