用于锂金属负极的轻质、高掺氮量碳纳米纤维基三维集流体（英文）

作者：吴浩良; 张云博; Yaqian Deng; 邓亚茜; 黄志佳; 张琛; 贺艳兵; 吕伟^*; 杨全红^*

来源：Science China-Materials, 2019, 62(01): 87-94.

锂金属是未来二次电池实现高能量密度化的关键负极材料,然而,如何实现锂金属的均匀和无枝晶沉积是目前制约其实际应用的关键问题.本论文采用静电纺丝技术及高温碳化方法制备了一种轻质、高掺氮量(9.5 at%)的三维碳纳米纤维集流体.该集流体较低的密度能提升基于整个电池的能量密度,而且高掺氮量使其具备亲锂的特性,从而有效降低锂离子在其表面的初始形核过电位,得到均匀的金属锂种子层,实现后续金属锂的均匀沉积.这种三维结构有效抑制了锂枝晶的产生,降低了电池的极化,金属锂沉积/脱除测试中其库伦效率在循环250圈后仍可保持在98%以上.将其沉积金属锂后与LiFePO4组装全电池,电池极化降低,在循环300圈后容量保持率可达82.4%,表现出很好的应用前景.

• 单位
  化学工程联合国家重点实验室; 天津大学; 清华大学