邰仁忠/李晓龙/朱大明AM：磷酸化界面稳定的超高速水系铜电极

用于大规模可逆电池的高能量金属负极采用廉价、不易燃的水系电解质，有望实现更高的电流密度、令人满意的循环寿命、无毒性和低成本的商业制造，但由于缺乏可靠的电极-电解质界面工程，这种负极仍然遥不可及。

在此，中国科学院上海高等研究院邰仁忠、李晓龙、朱大明团队报告了在低成本磷酸二氢钾（MKP）添加剂（在1M CuSO₄-H₂O电解液中为50 mM）的诱导下，在商用铜箔表面原位建立的可持续、紧密堆积且防水的固体界面层（SEI），以实现长寿命和高电流耐受性的无枝晶突变的铜金属电极（CME）。

简便的原位SEI构建策略确保了界面层的均匀性及其与铜箔的紧密连接，这不仅能协调Cu²⁺迁移与均匀成核，还能抑制有害的副反应，确保CME即使在高区域电流密度下也不会出现枝晶。

图1.铜电极的优势

总之，该工作制备的富含磷酸铜的SEI层坚固、紧凑、集成，能够持续保护金属-电解质界面，在大电流密度范围内实现稳定的CME，并具有长寿命。SEI保护的CME能够在前所未有的100 mA cm^-2的超高电流密度下运行12000次，累积容量高达12 Ah cm^-2。此外，CME所展示的这些性能目标达到了历史新高，因此可以与最先进的金属电极相媲美。基于该策略优化的Cu||Cu对称电池可运行2800 h以上，是CMEs的最高值，是裸铜箔的42倍；非对称电池的性能也得到了显著的改善，在1 mA cm^-2下可以稳定地镀铜/剥离，寿命超过670小时。

该策略确保具有全金属电极的高压Cu||Zn系统提供300小时的高可逆性，而S||Cu全电池在5 A g^-1下循环1000次后提供1516 mAh g^-1的容量释放而不会褪色。原位形成策略不会损害水系电池的内在优点，并且形成的SEI的高性能为长寿命和高倍率的金属电极开辟了一条充满希望的道路。

Ultrahigh-Speed Aqueous Copper Electrodes Stabilized by Phosphorylated Interphase, Advanced Materials 2023 DOI: 10.1002/adma.202305087

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