編號：CYYJ03016
篇名：三維大孔/介孔碳-碳化鈦復合材料用于無枝晶鋰金屬負極
作者：張威 梁海琛 朱科潤 田泳 劉瑤 陳佳音 李偉
關鍵詞： 鋰金屬負極 大孔/介孔復合結構 碳化鈦 鋰枝晶
機構： 復旦大學化學系 珠海復旦創(chuàng)新研究院
摘要： 金屬鋰具有超高的理論容量(3860 mAh·g−1)和低氧化還原電位(−3.04 V vs.標準氫電極),是極具吸引力的下一代高能量密度電池的負極材料。然而,循環(huán)過程中的體積膨脹、鋰枝晶生長和“死鋰”等問題嚴重的限制了其實際應用。合理設計三維骨架調控金屬鋰的成核行為是抑制鋰枝晶生長的有效策略。本文中,我們發(fā)展了一種“軟硬雙模板”的方法合成了兼具大孔和介孔的三維碳-碳化鈦(Three-dimensional macro-/mesoporous C-TiC,表示為3DMM-C-TiC)復合材料。多級孔道為金屬鋰的沉積提供了足夠的空間,緩沖充放電中巨大的體積變化。此外,TiC的引入顯著增強多孔骨架的導電性,改善鋰金屬的成核行為,促進金屬鋰的均勻成核和沉積,抑制鋰枝晶生長。3DMM-C-TiC||Li電池測試表明,在循環(huán)300圈以后,庫倫效率仍保持在98%以上。此外,所得材料與LiFePO4(LFP)組成的全電池也表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率和循環(huán)性能。本工作為無枝晶鋰金屬負極的設計提供了新的思路。
