多孔泡沫铜和硫脲协同作用构筑无枝晶锂负极

秦金利，任龙涛，曹欣，赵亚军，许海军，刘文,＊，孙晓明,2

1化工资源有效利用国家重点实验室，北京化工大学化学学院，北京 100029

2北京化工大学，北京软物质科学与工程高精尖创新中心，北京 100029

3北京化工大学数理学院，北京 100029

1 引言

随着电动汽车和便携式电子设备的兴起，人们对电化学储能设备的能量密度提出了更高要求。基于石墨负极的传统锂离子电池逐渐趋近于理论容量，人们迫切希望找到一种新的材料来代替石墨1,2。金属锂具有超高的理论比容量(3860 mAh·g−1)，最低的化学还原电位(−3.04 Vvs标准氢电极)和低密度(0.53 g·cm−3)，是下一代储能电池理想的负极材料3-7。然而，循环过程中巨大的体积变化和固态电解质界面(SEI)膜的破裂，造成了锂金属负极在充放电过程中暴露出新鲜的锂与电解液发生副反应，不断消耗金属锂与电解液，导致电池容量的快速下降；另外锂枝晶不断生长，最终会刺破隔膜，造成电池内部短路，甚至带来安全风险8-13。

在过去的几年里，人们提出了许多策略来解决上述问题，例如设计三维(3D)纳米结构的集流体、使用固体电解质、电解质优化和设计人工SEI等14-19。在实际应用过程中，集流体是必不可少的，3D的负极骨架能够为金属锂提供一个稳定沉积基底，缓解体积膨胀，同时也有利于形成稳定的SEI膜；另一方面3D结构有大的比表面积能够减小局部电流密度，有利于锂的均匀沉积13,20-23。张进等24提出一种N、P掺杂的3D碳布作为负极骨架，掺杂后的碳布具有亲锂性，通过融锂浸渍法制备碳锂复合负极，复合材料能够有效抑制锂枝晶生长。……