无枝晶金属锂负极用钨青铜改性碳纤维膜集流体

作者：肖岩; 王宏刚; 李线绒; 田柱; 李雪渊; 张玉平; 尤东江; 董才富; 康利涛^*; 姜付义^*

来源：中国科学 技术科学, 2020, 50(05): 562-574.

• 碳纤维
• Li0.47WO2.89
• 锂钨青铜
• 金属锂负极
• 锂离子电池
• 锂枝晶

采用静电纺丝法首先制备了聚丙烯腈-锂钨青铜(PAN-Li0.47WO2.89)复合纤维膜,后经预氧化、碳化处理获得锂钨青铜改性的碳纤维膜复合集流体(C(PAN)-Li0.47WO2.89).作为金属锂负极集流体,该复合纤维膜具有导电率高、比表面积大(52.84m2g-1)等优点,可以有效降低集流体表面的锂沉积电流密度与锂沉积量;与此同时,在复合纤维中引入的高亲锂性Li0.47WO2.89可以有效降低锂沉积成核过电势、增加晶核密度,改善锂沉积-剥离反应的可逆性与均匀性.在0.5 mA cm-2电流密度、0.5 m Ah cm-2锂沉积量条件下, C(PAN)-Li0.47WO2.89复合纤维膜经过1000次充放电循环后库仑效率仍高达99.4%,而铜集流体和C(PAN)纤维膜集流体在100和800次循环后,库仑效率已经分别降至8.5%和64.6%.本研究为高性能金属锂电池开发提供了新的设计思路.

• 单位
  太原理工大学; 潍柴动力股份有限公司; 烟台大学