尽管由于超高的理论比容量，锂金属负极极具吸引力，但由于锂枝晶生长不受控制而导致的库仑效率低和严重的安全隐患阻碍了其广泛应用。

有鉴于此，广东工业大学李成超教授，哈工大Weidong He报道了用于功能性锂沉积主体的镍大孔阵列的新颖设计。通过一种简便的氢气泡动态模板辅助电沉积方法设计和制备了铜箔基板上的Ni大孔阵列，该阵列可直接用作锂金属负极的功能集电器。

文章要点

1）研究人员设计一种方便，可扩展且一步一步的电沉积方法来制造镍大孔阵列电极。由于施加在基板上的高阴极电流（3.0 A cm^-2），金属Ni的沉积同步地伴随着大量H₂气泡的产生，这是由于电解质中H +离子的减少而引起的。由于在酸性介质中Cu上的氢超电势小于Ni上的氢超电势，因此H₂气泡倾向于在底部的Cu衬底表面形成，而不是新沉积的Ni。随后，H₂气泡充当动态模板，并在电沉积过程中从Cu基材到电解质-空气的界面形成连续的间隙。因此，Ni只在H₂气泡之间的间隙中生长，导致在Cu衬底上形成Ni大孔阵列。镍大孔阵列膜表面较光滑，未见裂纹和铜基体暴露。即使大弯曲，Ni大孔阵列膜也不会从基底上掉落，显示出Cu基底与电沉积膜之间的强大粘附力

2）研究人员通过SEM进一步表征了Ni大孔阵列电极的详细形态和结构。直径为5〜15μm的圆柱孔均匀分布在电极中。而且，每一个整体的树状“镍壁”都是由相互连接的纳米镍粒子构成的，纳米粒子的大小在200至500 nm之间，“镍壁”内部的大量空隙确保了电解质的完全润湿。

3）受益于可调节的电场分布，Li成核优选发生在Ni大孔阵列的底部，并且Li沉积可以很好地限制在导电Ni大孔内。因此，Ni大孔阵列电极表现出稳定的Li沉积行为，即在1.0 mAh cm^-2的400个循环中，库仑效率高于97％。最重要的是，LiFePO 4 || Li-Ni大孔阵列全电池还显示出显著增强的循环稳定性（700个循环后，在1 C下为90.3 mAh g^-1），这为高性能可充电锂金属电池带来了广阔前景。

Yang Yang, et al, Uniform Li plating/stripping within Ni macropore arrays enabled by regulated electric field distribution for ultra-stable Li-metal anodes, iScience, 2020,

DOI：10.1016/j.isci.2020.101089.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589004220302741