中南陈根AFM：自组装多孔膜钝化铜集流体用于高稳定锂金属电池

锂沉积/剥离行为的调节被认为对下一代安全和高能量密度的锂金属电池至关重要。具有最大颗粒尺寸和最小微观结构弯曲度的锂沉积可以显著提高锂的沉积/剥离效率。

中南大学陈根等人采用水解的3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTS)通过自组装在铜集流体表面构建多孔有机硅烷膜。

图1 改性铜集流体的制备及其对防腐和锂沉积形态的影响示意图

与醚类电解液中具有小粒径和高比表面积的典型堆叠颗粒形态相反，由于亲锂 Si-O-Si膜的低表面能，可在改性铜集流体上沉积面团状和侧向生长的锂。此外，均匀分布的纳米孔有利于减轻对Cu电子电导率的不利影响，并提供有效的锂离子传输通道。

图2 形貌及结构表征

平面和致密的锂沉积有助于在具有高负载LiFePO₄正极的全电池中稳定实现近 500 次循环。由于疏水性有机硅烷的抗腐蚀性，甚至可以在含氯离子的严格溶液中实现防腐。腐蚀 300 分钟后仍保持高库仑效率 (97.12%)。

此外，由于有机硅烷涂层钝化了高氧化还原电位铜，电偶腐蚀引起的不可逆容量损失（一个被忽略但至关重要的方面）已被显著抑制。

图3 电化学性能

Anticorrosive Copper Current Collector Passivated by Self-Assembled Porous Membrane for Highly Stable Lithium Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202104930

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中南陈根AFM：自组装多孔膜钝化铜集流体用于高稳定锂金属电池

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