自平滑的锂金属负极，实际条件下的高能锂金属电池

来源：纳米人

为稳定锂金属负极和防止枝晶形成，尽管全球科学家和工程师已经做出了相当大的努力，但在实际条件下实现高能锂金属电池的长循环寿命，仍然非常困难的。

有鉴于此，西北太平洋国家实验室刘俊课题组报道了一种自平滑的锂金属负极，可在实际工作条件下实现高能长寿命的锂金属电池。

本文要点

1. 作者使用胺官能化的3D中孔碳纤维为高能锂金属电池LMB提供稳定的Li-C负极。Li金属与碳材料上官能团之间的强相互作用有利于均匀的Li沉积和Li在孔和空腔中的优先成核，这在循环中产生可逆的和“自平滑的”Li沉积。早期阶段观察到的粗糙电极表面逐渐平滑，这与常规的在平坦Li金属上生成大的Li枝晶形成了对比。

2. 将该薄的Li-C负极与高镍含量的镍镍锰钴氧化物正极结合构建Li金属全电池（单电池级），可以得到350-380 Wh kg-1（所有活性和非活性组分）的电池级能量密度和稳定的循环寿命（多于200个循环）。

3. 值得一提的是，这些性能是在高能锂金属电池所需的实际条件下实现的：正极负载≥4.0 mAhcm-2，负极与正极容量比≤2，电解质重量与正极容量比E/C≤3 gAh-1。