近日，中國科學技術大學教授姚宏斌課題組在提升鋰金屬負極循環(huán)穩(wěn)定性研究方面取得新進展。該研究成果發(fā)表在6月2日出版的《納米快報》上（Nano Letter 2016, 16 , 4431–4437），并被選為Most Read Article。
近幾年，有關鋰-硫電池、鋰-空氣電池中的硫和空氣正極的研究已取得了重要進展，這使得研發(fā)高循環(huán)穩(wěn)定性和高安全性的鋰金屬負極更加迫切。抑制鋰金屬負極表面的鋰枝晶生長是實現高能量密度鋰金屬電池的關鍵。鋰枝晶是由于鋰金屬負極表面鋰離子和電子密度的空間分布不均而導致的鋰離子不均勻沉積產生的。傳統(tǒng)的研究思路是通過電解液添加劑以及人工構筑固體電解液界面膜來抑制鋰金屬表面的鋰枝晶生長。
姚宏斌課題組從納米材料組裝體的構筑出發(fā)，利用銅納米線三維網絡組裝體代替?zhèn)鹘y(tǒng)的銅箔集流體，實現了鋰離子在負極的均勻分布，顯著提升了鋰金屬負極的循環(huán)穩(wěn)定性。當采用三維銅納米線網絡作為集流體時，一方面，由于其具有較大比表面積和貫通孔道，可以極大地減小鋰離子空間分布密度，使鋰離子分布均勻性顯著提高；另一方面，銅納米線良好的電導性使電子能在整個三維網絡結構里更均勻快速地傳輸。均勻的鋰離子分布和電子傳輸使得鋰金屬沉積有效地發(fā)生在銅納米線表面，并被限制在三維網絡的內部孔道中，極大地抑制了鋰枝晶的生長，從而獲得高安全性和長壽命的鋰金屬負極。
論文的第一作者是中國科大博士生盧磊磊。該研究工作得到國家自然科學基金委創(chuàng)新研究群體、國家重大科學研究計劃項目、蘇州納米科技協同創(chuàng)新中心、國家自然科學基金委重點基金、國家青年千人計劃、中國科大啟動基金等項目的支持。
