锂金属被认为是未来高能量密度锂电池的理想负极候选材料。
近日，新加坡南洋理工大学楼雄文教授报道了开发了一种三维（3D）杂化主体（Ag@CMFs），其由Ag纳米颗粒嵌入的氮掺杂碳大孔纤维组成，具有选择性Li成核和靶向沉积的功能。
文章要点
1）研究人员通过精心设计的多步模板策略来合成Ag@CMFs。以SiO2纳米球为起始模板，通过氧化还原反应在SiO2纳米球表面沉积Ag纳米颗粒（SiO2@Ag）。然后，用聚丙烯腈（PAN）对SiO2@Ag纳米球进行静电纺丝，形成SiO2@Ag@PAN纳米纤维。经过碳化和刻蚀处理后，得到了Ag@CMFs。
2）Ag@CMFs中，3D大孔骨架可以通过在基体中捕获Li金属并降低局部电流密度来抑制Li枝晶的形成，亲Li的氮掺杂碳由于成核势垒小而成为了均质成核位点，而Ag纳米颗粒则通过可逆的固溶体基合金化反应改善Li的成核和生长行为。
3）实验结果表明，Ag@CMF复合负极材料具有高库仑效率的无枝晶镀锂/剥离行为，循环次数超过500次。当该负极与商品化的LiFePO4（LFP）正极耦合时，组装的Ag@CMFs-Li//LFP全电池表现出较高的倍率容量和稳定的循环寿命。
这项工作有望对实际可充电电池中LMA的先进功能性3D大孔骨架的设计和制造提供指导。
参考文献
Yongjin Fang, et al, A highly stable lithium metal anode enabled by Ag nanoparticle–embedded nitrogen-doped carbon macroporous fibers, Sci. Adv. 2021
DOI: 10.1126/sciadv.abg3626
http://advances.sciencemag.org/content/7/21/eabg3626
