作為有前景的下一代儲能解決方案,鋰金屬電池(LMB)獲得了極大的關注,但其仍然受到與高活性鋰金屬有關的麻煩。
圖1 材料制備及作用示意
蘇州大學鄧昭、彭揚等通過采用浸漬Ag納米顆粒(NPs)的巰基金屬有機框架(MOFs)改性Cu集流體,旨在開發無負極的LMB。
研究發現,當極性的巰基促進和引導Li+的傳輸時,高親鋰性的Ag-NPs有助于提高導電性和降低Li成核的能量障礙。此外,MOF孔允許將體相Li分隔成三維矩陣Li存儲,這樣不僅局部電流密度降低,而且沉積/剝離的可逆性也大大增強。
圖2 半電池性能
因此,將預沉積的Ag@Zr-DMBD/Cu負極與LiFePO4正極配對的全電池在1C下顯示出159.8 mAh g-1的高初始比容量、96.6%的首次循環庫侖效率,以及超過1000次的長期循環穩定性(容量保持率為99.3%)。
這項研究強調了MOFs的多方位功能化,以賦予親鋰性、極性和多孔性,從而實現可逆的鋰沉積/剝離,并為通過對Cu集流體的精致改造以實現高性能無負極LMB鋪平了道路。
圖3 全電池性能
Spatially Confined Silver Nanoparticles in Mercapto Metal-Organic Frameworks to Compartmentalize Li Deposition Towards Anode-Free Lithium Metal Batteries. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202303489
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