上海理工大学窦世学院士、吴超教授、姜金龙博士&上海大学蒋永研究员：分级亲锂骨架设计引导无枝晶的同步锂...

主要观点总结

本文介绍了一种分级的3D集流体设计，用于实现无枝晶锂金属电池的同步沉积模型。该模型通过调控锂离子的扩散与形核，实现了整个骨架空间内的同步锂沉积，提高了电池的循环性能和库伦效率。文章还介绍了该模型在Li//Li对称电池和与LiFePO4正极组装的全电池中的应用，表现出良好的性能。该工作为无枝晶锂金属电池的3D骨架设计与构建开辟了全新的研究方向。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

锂金属电池因其高能量密度而受到广泛关注，但锂的枝晶生长和非活性锂的形成降低了电池的库仑效率。为解决这一问题，各种策略被提出，包括电解液添加剂开发、3D集流体的设计等。

关键观点2: 工作介绍

上海理工大学吴超、姜金龙团队与上海大学蒋永团队合作设计了一种分级的3D集流体，获得了全新的同步沉积模型。该模型利用3D骨架的自上而下逐渐增强的亲锂性与导电性，为锂离子迁移提供驱动力，实现同步沉积。

关键观点3: 设计与优化

通过原子层沉积和磁控溅射技术，在泡沫铜上构建了ZnO-Au层级结构，形成Li-Zn/Li2O-Au/CF电极。这一设计调控了锂离子的扩散与形核，为锂离子向下迁移提供动力。

关键观点4: 同步沉积模型的研究与分析

基于COMSOL模拟和密度泛函理论(DFT)的计算，提出了三种沉积模型，并发现LZAC电极能够实现同步沉积，整个骨架中Li+沉积的总能垒分布均匀。

关键观点5: 实验结果与性能

基于LZAC电极的对称电池经过3700小时循环后过电位仅15.6 mV，与LiFePO4正极匹配的全电池在1 C倍率下循环1000次，容量保持率高达91.6%。该模型为锂金属电池发展开辟了新的方法路径。