近日，我院方晓亮教授课题组报道了一种应用于锂金属电池的铜集流体。相关结果以“Lithiophilic and Antioxidative Copper Current Collectors for Highly Stable Lithium Metal Batteries”为题发表在国际期刊Adv. Funct. Mater. 2021, 2009805上（IF = 16.84)。
近年来信息科技飞速发展，锂离子电池已接近其储能供能作用的瓶颈，锂金属具有最低的还原电势 (-3.04 V) 和高的理论比容量 (3860 mAh g-1)，并兼具原子半径小、密度低等优点，被认为是最理想的下一代电池负极材料。然而，锂金属负极在充放电过程中容易体积膨胀、沉积锂枝晶，形成的固态电解质界面 (SEI) 膜也不稳定，严重阻碍了锂金属电池的应用。为了保护锂金属负极，一个有效策略是使用纳米结构的铜集流体。但是铜纳米结构亲锂性较差和抗氧化性较弱，而且常见的铜集流体表面主要都是由Cu（111）晶面构成，理论上亲锂性不如Cu（110）晶面，因此很难长期有效地抑制锂枝晶的形成。有鉴于此，方晓亮教授课题组和化学化工学院郑南峰教授课题组合作开发了一种简单有效的“甲酸根处理”策略，可以将纳米铜集流体的表面转化为甲酸根保护的Cu（110）晶面，进而同时显著地提升纳米结构铜集流体的抗氧化能力和亲锂性能。该集流体能够在高电流密度 (3 mA cm-2) 和高容量 (6 mAh cm-2) 的条件下均匀沉积锂，缓和了枝晶效应。用处理后的多孔铜集流体/锂金属复合负极和商业LiFePO4正极组装了电池，在11 mg cm-2 LiFePO4的高负载量下能够稳定循环1000圈以上，为纳米铜集流体的应用提供了新策略。
我院2016级研究生符昂为文章第一作者，方晓亮教授为共同通讯作者。该研究工作得到了科技部、国家自然科学基金委和厦门大学校长基金的支持。化学化工学院李剑锋教授课题组为文中的拉曼测试提供了大力协助，我院崔景芹高工在论文修改过程中提供了重要帮助。
论文连接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202009805
发布：2021年03月19日 15:37
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