Cu-In/Bi合金中亲锂位点诱导均匀锂成核实现高倍率锂金属电池

摘要：

锂金属因具有高理论比容量和低电化学电位的优势,被认为是锂电池理想的负极材料.然而,锂金属负极受限于枝晶生长和体积膨胀等问题难以实现商业化应用.因此,设计合理的三维骨架对锂金属负极的循环稳定性尤为重要.基于不同金属之间饱和蒸气压的差异和柯肯达尔效应,本工作采用气相脱合金策略制备了含亲锂位点的多孔铜-铟/铋合金骨架,随后通过熔融载锂法制造了预存储锂的复合锂金属负极(3D Cu-InLi-Li和3D Cu-LiBi-Li)用于高倍率锂金属电池.借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)等测试手段表征材料的物相组成和微观形貌,并研究铟合金和铋合金作为亲锂活性位点对锂金属负极的电化学性能影响.实验结果表明,气相脱合金法制备的多孔铜电极具有较低的成核过电位,表现出优异的循环稳定性.搭配磷酸铁锂正极,复合锂金属负极在10 C下循环1000次后的可逆比容量分别为65.7 mAh/g(3D Cu-LiBi-Li)和61.9 mAh/g(3D Cu-InLi-L),明显高于商业锂箔对应的循环性能(55.7 mAh/g),表明铟合金和铋合金提升了锂金属负极的循环稳定性.本工作通过气相脱合金法和熔融载锂法制备锂金属负极的方法具有较高的应用价值.

关键词：锂金属负极、三维多孔合金骨架、气相脱合金、锂铟合金、锂铋合金

所属期刊栏目：12

分类号：O646.21(物理化学（理论化学）、化学物理学)

资助基金：国家自然科学基金52172250

在线出版日期：2023-09-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：2735-2745