多孔铜（Cu）集流体在稳定锂金属负极（LMA）方面表现出良好的前景。然而，纯铜的亲锂性不足和三维（3D）多孔铜结构的孔隙率有限，导致Li-Cu复合材料的制备效率低下，并且Li-Cu复合负极的电化学性能较差。

近日，南京邮电大学Yanwen Ma，Jin Zhao，阿卜杜拉国王科技大学Husam N. Alshareef提出了一种用于锂复合负极的多孔Cu-CuZn（DG-CCZ）主体来解决这些问题。

文章要点

1）该结构具有孔径分布和亲硫-疏锂特性，设计为从负极结构的内部到外部的梯度分布。这种双梯度多孔 Cu-CuZn 对熔融锂表现出优异的毛细管润湿性，并提供高达 66.05% 的高孔隙率。这种设计促进了电池运行过程中锂在多孔结构内部的优先沉积，有效抑制了锂枝晶的形成。

2）所开发的电池系统都实现了显著提高的循环稳定性，包括Li半电池、Li−Li对称电池和Li-LFP全电池。当与双层 LiFePO₄ 正极协同配对时，配置有多个电极的软包电池在 1 C 下表现出 159.3 mAh g⁻¹ 的令人印象深刻的放电容量。

这项研究可以启发未来3D锂负极的设计，提高锂的利用效率，并促进未来高能锂金属电池的发展。

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Jianyu Chen, et al, Engineering High-Performance Li Metal Batteries through Dual-Gradient Porous Cu-CuZn Host, ACS Nano, 2024

DOI: 10.1021/acsnano.4c00720

https://doi.org/10.1021/acsnano.4c00720