东北师大孙海珠EEM：用于高性能柔性锂金属全电池的多孔碳基板

具有令人满意的结构稳定性和性能可调性的自支撑碳基基板在柔性锂金属电池（FLMB）中具有广阔的应用前景。目前碳材料的改性策略通常是在粉末碳上进行，很少有适合自支撑碳基板的。

东北师范大学孙海珠等开发了一种基于金属氧化物纳米点的氧化还原化学的成孔策略，以制备两种用于负极和正极的多孔碳基底。

图1 材料表征

由碳化棉布生成中空碳纤维，并通过还原NiO纳米点形成孔隙，为负极提供最终的PCtC@rGO@Ni基底，由于优异的亲锂性和导电性，Ni被作为修饰碳纤维的目标金属。PCtC@rGO@Ni独特的多孔结构可有效降低Li⁺通量、Li⁺浓度和电场的不均匀分布，从而避免锂枝晶的形成。

实验和密度泛函理论(DFT)计算都表明，在PCtC@rGO@Ni基板上实现了均匀的锂金属沉积，并且没有锂枝晶存在，尤其是在高电流密度下。

图2 半电池性能

因此，组装的锂对称电池在1 mA cm^-2和5 mAh cm^-2下稳定循环了8300小时，并具有9 mV的超低电压滞后。类似地，该策略可应用于商业碳布以增加孔隙率并提高用作正极的V₂O₅纳米线的生长活性。

结果，基于多孔碳基板组装而成的尺寸为3 × 3 cm²的FLMB软包电池，初始放电容量为 8.2 mAh，当电池发生剧烈变形时，在47次循环后仍可保持100%的高容量保持率，表现出优异的柔韧性。这项工作所展示的策略在制备用于柔性储能装置的自支撑多孔碳基材料方面具有深远的潜力。

图3 柔性锂金属电池性能

A Pore‐Forming Strategy Towards Porous Carbon‐Based Substrates for High Performance Flexible Lithium Metal Full Batteries. Energy & Environmental Materials 2022. DOI: 10.1002/eem2.12368

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