三维多孔铜及表面修饰铋协同构筑无枝晶锂金属电极

王帅, 孙雨涵, 高欣, 宋瑞, 赵铭钦, 卢垚, 鲍晓冰, 罗巧梅, 苟蕾, 樊小勇

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高等学校化学学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (06) : 75-83.

三维多孔铜及表面修饰铋协同构筑无枝晶锂金属电极

  • 王帅, 孙雨涵, 高欣, 宋瑞, 赵铭钦, 卢垚, 鲍晓冰, 罗巧梅, 苟蕾, 樊小勇
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摘要

以化学镀制备的具有微米级三维(3D)多孔结构的3D多孔铜为基底,在其表面电沉积铋修饰层,构建了3D Cu@Bi;将其作为锂金属电极集流体.孔径约5μm的3D多孔结构具有高表面积,有利于降低局部电流密度,电流密度分布更均匀,其大容纳空间可缓解体积变化和释放应力,抑制锂枝晶生长. Bi的亲锂性促进了界面动力学,降低了形核过电位,增强了锂沉积/剥离的可逆性.在3D多孔结构和铋修饰层的协同作用下,锂金属沉积容量>4 mA·h/cm~2时,电极表面仍保持平整、光滑;由其组装的半电池经过200次循环后,库仑效率(CE)可保持在98.5%以上;由其组装的对称电池在电流密度为0.5 mA/cm~2,面容量为1 mA·h/cm~2时,可稳定循环1500 h以上,循环100次后电极表面仍光滑、无枝晶;以磷酸铁锂为正极组装的LFP||3D Cu@Bi@Li全电池在1.0C倍率下经过200次循环后,显示出132 mA·h/g的高容量和约87.2%的容量保持率.

关键词

锂电池 / 锂金属电极 / 三维多孔集流体 / 铋修饰层 / 无锂枝晶

中图分类号

O646.54 / TM912

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王帅, 孙雨涵, 高欣, 宋瑞, 赵铭钦, 卢垚, 鲍晓冰, 罗巧梅, 苟蕾, 樊小勇. 三维多孔铜及表面修饰铋协同构筑无枝晶锂金属电极. 高等学校化学学报. 2024, 45(06): 75-83

基金

国家自然科学基金(批准号:22179011); 陕西重点研发计划一般工业项目(批准号:2023-YBGY-445)资助

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