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鋰金屬負極在下一代高能電池方面有著巨大的潛力。然而，鋰金屬電鍍/剝離過程中的低庫侖效率(CE)和枝晶生長導(dǎo)致其循環(huán)壽命較短，阻礙了其在實際應(yīng)用中的應(yīng)用。

近日，加拿大阿爾伯塔大學(xué)Xiaolei Wang等人在材料研究頂級期刊Adv. Funct. Mater.上發(fā)表了題為”N, O-Codoped Carbon Nanosheet Array Enabling Stable Lithium Metal Anode”的研究性論文。

NOCA@Cu箔的合成與表征

作者在銅箔(NOCA@Cu)上構(gòu)建了氮、氧共摻雜的垂直碳納米片陣列，通過聚合物界面自組裝和保持形貌的熱解，有效地改善了CE，抑制了Li枝晶。

在碳酸鹽或醚電解質(zhì)中的不同底物上的Li沉積脫出測試

由于具有豐富的親鋰雜原子摻雜的眾多垂直多孔通道，三維結(jié)構(gòu)的NOCA@Cu基質(zhì)能夠以可控的方式引導(dǎo)鋰的成核和生長，從而在碳酸鹽和乙醚電解液中獲得高CE和長生命周期的無枝晶Li沉積，超過水平碳涂層Cu和純Cu基質(zhì)。

有限元模擬進一步揭示了垂直碳陣列的結(jié)構(gòu)功能，它不僅可以在納米陣列構(gòu)建的受限空間中指導(dǎo)電鍍鋰，而且可以均勻地分布在三維電極上的離子濃度和電場。

鋰沉積形貌

N, O-Codoped Carbon Nanosheet Array Enabling Stable Lithium Metal Anode(Adv. Funct. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adfm.202102354)

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AFM：穩(wěn)定鋰金屬負極的N，O共摻雜碳納米片陣列

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