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鋰沉積/剝離行為的調節被認為對下一代安全和高能量密度的鋰金屬電池至關重要。具有最大顆粒尺寸和最小微觀結構彎曲度的鋰沉積可以顯著提高鋰的沉積/剝離效率。

中南大學陳根等人采用水解的3-巰基丙基三甲氧基硅烷(MPTS)通過自組裝在銅集流體表面構建多孔有機硅烷膜。

圖1 改性銅集流體的制備及其對防腐和鋰沉積形態的影響示意圖

與醚類電解液中具有小粒徑和高比表面積的典型堆疊顆粒形態相反，由于親鋰 Si-O-Si膜的低表面能，可在改性銅集流體上沉積面團狀和側向生長的鋰。此外，均勻分布的納米孔有利于減輕對Cu電子電導率的不利影響，并提供有效的鋰離子傳輸通道。

圖2 形貌及結構表征

平面和致密的鋰沉積有助于在具有高負載LiFePO₄正極的全電池中穩定實現近 500 次循環。由于疏水性有機硅烷的抗腐蝕性，甚至可以在含氯離子的嚴格溶液中實現防腐。腐蝕 300 分鐘后仍保持高庫侖效率 (97.12%)。

此外，由于有機硅烷涂層鈍化了高氧化還原電位銅，電偶腐蝕引起的不可逆容量損失（一個被忽略但至關重要的方面）已被顯著抑制。

圖3 電化學性能

Anticorrosive Copper Current Collector Passivated by Self-Assembled Porous Membrane for Highly Stable Lithium Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202104930

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中南陳根AFM：自組裝多孔膜鈍化銅集流體用于高穩定鋰金屬電池

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