张强: 碳骨架表面亲锂LiC6涂层实现稳定金属锂负极

chusi

金属锂由于具有较低的氧化还原电势和极高的理论能量密度受到青睐，但是存在枝晶生长、体积形变大、粉化、死锂等问题，易引发安全隐患。3D骨架由于具有独特的表面化学和互连结构而能够减小体积膨胀，保持SEI的稳定，均匀化锂沉积。碳骨架由于质量轻、表面化学可控性强成为含锂复合负极较优的选择，但是亟待开发一种简易的、室温下可操作、可大规模制备的锂碳复合负极制备方法。

清华大学张强、程新兵/北京理工大学黄佳琦团队于近日在Adv. Mater.上发表了碳骨架表面亲锂LiC6涂层实现稳定金属锂负极的工作。该工作在碳纤维骨架和金属锂之间生长了一层薄的亲锂LiC6涂层，提高了碳原子的电负性，增强了碳骨架和锂离子之间的键合作用，有效抑制了锂沉积带来的体积变化和枝晶生长、粉化等问题，实现了大放电容量下（3.25 mAh/cm2）的长循环（0.1C循环100周）高容量保持率（98%）。


1. 开发了一种简易的、室温下可操作、可大规模制备的锂碳复合负极制备方法——在碳纤维表面辊压一层超薄金属锂，利用锂嵌入石墨自发生成LiC6的反应制备亲锂涂层。
2. 亲锂涂层能够引导锂离子的沉积，实现锂嵌入/脱出过程的稳定。


本文开发了一种简易的、室温下可操作、可大规模制备的锂碳复合负极制备方法——在碳纤维表面辊压一层超薄金属锂，利用锂嵌入石墨自发生成LiC6的反应制备亲锂涂层，实现了稳定长循环，为下一代复合金属锂负极指明了方向。


Lithiophilic LiC6 Layers on Carbon Hosts Enabling Stable Li Metal Anode in Working Batteries. (Adv. Mater., 2019, DOI: 10.1002/adma.201807131) https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201807131