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鋰沉積/剝離行為的調(diào)節(jié)被認(rèn)為對(duì)下一代安全和高能量密度的鋰金屬電池至關(guān)重要。具有最大顆粒尺寸和最小微觀結(jié)構(gòu)彎曲度的鋰沉積可以顯著提高鋰的沉積/剝離效率。

中南大學(xué)陳根等人采用水解的3-巰基丙基三甲氧基硅烷(MPTS)通過(guò)自組裝在銅集流體表面構(gòu)建多孔有機(jī)硅烷膜。

圖1 改性銅集流體的制備及其對(duì)防腐和鋰沉積形態(tài)的影響示意圖

與醚類電解液中具有小粒徑和高比表面積的典型堆疊顆粒形態(tài)相反，由于親鋰 Si-O-Si膜的低表面能，可在改性銅集流體上沉積面團(tuán)狀和側(cè)向生長(zhǎng)的鋰。此外，均勻分布的納米孔有利于減輕對(duì)Cu電子電導(dǎo)率的不利影響，并提供有效的鋰離子傳輸通道。

圖2 形貌及結(jié)構(gòu)表征

平面和致密的鋰沉積有助于在具有高負(fù)載LiFePO₄正極的全電池中穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)近 500 次循環(huán)。由于疏水性有機(jī)硅烷的抗腐蝕性，甚至可以在含氯離子的嚴(yán)格溶液中實(shí)現(xiàn)防腐。腐蝕 300 分鐘后仍保持高庫(kù)侖效率 (97.12%)。

此外，由于有機(jī)硅烷涂層鈍化了高氧化還原電位銅，電偶腐蝕引起的不可逆容量損失（一個(gè)被忽略但至關(guān)重要的方面）已被顯著抑制。

圖3 電化學(xué)性能

Anticorrosive Copper Current Collector Passivated by Self-Assembled Porous Membrane for Highly Stable Lithium Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202104930

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中南陳根AFM：自組裝多孔膜鈍化銅集流體用于高穩(wěn)定鋰金屬電池

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