南大AEM：分子层沉积膜诱导锂金属负极富LiF界面的形成

锂金属负极由于不稳定的固体电解质界面相（SEI）而存在低库仑效率和枝晶生长的问题，这限制了锂金属负极的实际应用。

图1. 材料制备及作用示意

南京大学李爱东、张会刚等通过分子层沉积（MLD）技术在3D铜纳米线（CuNWs）上共形地制备了锌酮（ZnHQ），以诱导富含LiF的SEI的形成。锌酮是一种锌基氢醌（HQ），其中锌取代了HQ的氢。在MLD过程中，羟基（-OH）修饰的铜与HQ接枝，二乙基锌与接枝HQ的羟基进一步反应，产生ZnHQ。选择HQ作为骨架分子是因为它在锂化过程中相对稳定，而且ZnHQ的单链有一个末端的氧，在负极化时可以作为亲核基团攻击LiTFSI。

由此产生的富含LiF的SEI可以促进锂离子的扩散，抑制通常在原始铜上诱发的树枝状锂生长。更重要的是，由于亲锂性，锌原子可以诱导锂金属的沉积。此外，多孔支架和CuNWs的高表面积降低了局部电流密度，延长了失效时间。

图2. 半电池性能

因此，CuNW@ZnHQ电极在1mAh cm⁻²的容量下表现出超过7000小时的优异循环能力，并且在高负载容量（15mAh cm^–2）下可以保持超过300小时。此外，CuNW@ZnHQ与容量为3.2 mAh cm^-2的NCM523配对后也显示出优异的循环性，1000次循环后的容量保持率为90%。总体而言，这项工作为开发锂金属的纳米级界面涂层提供了另一种方法，并证明了锌酮MLD策略可以作为下一代高能锂金属负极的一种潜在技术。

图3. 全电池性能

Molecular-Layer-Deposited Zincone Films Induce the Formation of LiF-Rich Interphase for Lithium Metal Anodes. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202204002

原创文章，作者：科研小搬砖，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/09/59b41b0d26/

南大AEM：分子层沉积膜诱导锂金属负极富LiF界面的形成

相关推荐

发表回复