第一作者：巫海洋 通訊作者：張校剛、黃鵬
通訊單位：南京航空航天大學、江蘇師范大學
論文DOI：10.1002/anie.202417209
群文速覽
無負極鋰金屬電池(AFLMB)被認為是下一代先進儲能技術，但是鋰在銅箔上較低的沉積剝離可逆性限制了它的進一步應用。通過金屬有機框架(MOF)來改善親鋰性并優化銅表面已被證明是一個可行的方向。然而現階段粘結劑的大量使用會覆蓋MOF的活性晶面，這在很大程度上限制了MOF性能的發揮。在此背景下，本工作將金屬有機框架晶體膜技術引入AFLMB領域，通過外延生長策略在銅箔表面構筑了一層致密的無縫隙的HKUST-1多晶膜。與傳統的MOF功能層相比，無粘結劑的多晶膜能夠完全暴露親鋰位點。這可以顯著降低成核過電勢并優化鋰的沉積質量，使鋰鍍層更加致密并消除枝晶的影響。當與磷酸鐵鋰(LFP)正極匹配時，基于HKUST-1膜的LMB表現出了優秀的倍率性能和循環穩定性，產生160 mAh g-1的高可逆容量，并在1100次循環后保持80.9%的容量保持率。
背景介紹
雖然AFLMB具有高能量密度和結構簡單的優點，但是鋰在銅箔上較低的沉積剝離可逆性限制了它的進一步應用。一方面，鋰在銅箔上的不均勻沉積極易導致枝晶的生長，在降低電池庫侖效率的同時，也帶來了刺穿隔膜的風險，這會導致嚴重的安全隱患。另一方面，枝晶所提供的高比表面積會加速電解液的分解，在長期循環中這些電解質分解產物會鈍化電極，導致電池損壞。因此，實現AFLMB的前提之一是最大限度地提高鋰沉積/剝離的可逆性和在銅集流體上的利用率。
為了實現這一目標，人們付出了很大努力來預處理銅集流體，以期達到改善親鋰性并優化鋰初始沉積形態的目的。在最近報道的工作中，通過金屬有機框架(MOF)功能層修飾銅集流體這一方案得到了廣泛關注。得益于MOF獨特的親鋰性，這些基于MOF功能層的AFLMB均表現出了顯著的性能提升。但是從MOF的角度看，這背后似乎還有很大的提升空間。大多數MOF功能層的構筑依賴PVDF和PTFE等粘結劑的使用，這些粘結劑會附著在MOF表面覆蓋活性位點并降低其功能性。但問題是，如果不使用粘結劑則很難在銅箔表面構筑一層完全致密的MOF膜層。這會導致鋰離子從MOF的縫隙處沉積到銅箔表面，繼而引起枝晶
聲明：
“南京航空航天大學張校剛團隊Angew：在銅箔上直接生長MOF多晶膜助力長壽命無負極鋰金屬電池” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
1649
編輯：中冶有色網
來源：南京航空航天大學
分享 0
舉報 0
收藏 0
反對 0
點贊 0
2025年07月24日 ~ 26日 
