采用通用MOF衍生路线构建无枝晶锂金属负极用亲锂3D骨架

作     者：曾立艳 周婷 许希军 李方坤 沈家东 张德超 刘军 朱敏 Liyan Zeng;Ting Zhou;Xijun Xu;Fangkun Li;Jiadong Shen;Dechao Zhang;Jun Liu;Min Zhu

作者机构：School of Materials Science and Engineering and Guangdong Provincial Key Laboratory of Advanced Energy Storage MaterialsSouth China University of TechnologyGuangzhou 510641China 

出 版 物：《Science China Materials》 (中国科学（材料科学（英文版）)

年 卷 期：2022年第65卷第2期

页      面：337-348页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：supported by the National Natural Science Foundation of China(51771076 and 51621001) Guangdong"Pearl River Talents Plan"(2017GC010218) the R&D Program in Key Areas of Guangdong Province(2020B0101030005) Guangdong Basic and Applied Basic Research Foundation(2020B1515120049)。 

主　　题：循环寿命 金属有机框架 体积变化 电池系统 电化学性能 循环过程 金属锂 均匀分布 

摘      要：对高续航里程车型的追求使锂金属电池(LMBs)再次引起研究人员的关注.然而,锂金属负极在循环过程中会出现不可控的锂枝晶形成和无限大的体积变化,阻碍了其实际应用.为了解决这些棘手问题,本文采用一种金属有机框架(MOF)衍生路线,在不同的基底(如碳布和铜网)上通用地构建出亲锂三维骨架,以实现无枝晶锂金属负极.作为一个典型的例子.MOF衍生的ZnO/NC(氮掺杂碳)纳米片修饰的三维碳布(CC)被较好地构建为亲锂宿主,用于灌注熔融锂(标记为CC@ZnO/NC@Li).得益于亲锂的N官能团和LiZn合金,制备的CC@ZnO/NC@Li复合负极极大地促进了锂的均匀分布,使电极呈现为无枝晶形貌.同时,三维导电碳骨架可增强反应动力学并缓冲电极的体积变化.因此,CC@ZnO/NC@Li复合负极具有延长的循环寿命,可在5 mA cm^(-2)下以19 m V的低过电位稳定循环超过1000次.与LiFePO_(4)正极相匹配时,CC@ZnO/NC@Li复合负极在全电池系统中也表现出了优异的电化学性能.这种通用策略可为设计金属锂的多功能亲锂性三维宿主拓宽途径.