理性设计能够维持较低的孔隙和光滑的形貌的Li的集流体(current colletor),同时保证Li沉积能够较高的担载量是设计高能量密度Li金属电池的关键。
有鉴于此,中山大学卢侠教授等发展Li2ZnCu3合金修饰Cu箔作为稳定的电流集流体,能够满足稳定且高担载量的Li沉积。
本文要点
(1)
Li2ZnCu3@Cu通过原位合金化处理能够生成大量的异质结,诱发Li均相成核和密集的生长,达到12 mAh cm-2的超高容量。这种空间结构使得Li2ZnCu3@Cu整个电极能够保持高度的立体位阻以及表面电极电势,阻碍Li在剥离/沉积过程发生副反应。
(2)
构筑的Li||Li2ZnCu3@Cu不对称电池在2 mA cm-2/6 mAh cm-2能够在200圈循环过程中保持高达99.2 %的库伦效率。
构筑的 Li-Li2ZnCu3@Cu||LiFePO4 电池在300圈循环后循环稳定性仍达到87.5 %。当与LiCoO2电极(4 mAh cm-2)结合,能够在N/P比例为3时候,高达407.4 Wh kg-1能量密度。这些结果展示了一种高容量、无枝晶、密集沉积获得高性能Li金属电池的方法。
参考文献
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
卢侠,中山大学材料学院教授,博士生导师。2013在中国科学院物理研究所获得凝聚态物理博士学位;2018年12月以“百人计划”中青年杰出人才入职中山大学,围绕电池材料与界面开展工作,对Li在材料中存储与输运机制,以及与脱嵌锂相关的结构演化、电荷转移、空间电荷序、界面/表面结构进行深入表征,入选2019年广东省“珠江人才”计划,主持国家自然科学基金面上、青年以及企业横向等,作为项目骨干参与科技部重点研发计划。