金属锂（Li）具有理论容量高、电化学电位低、重量轻等优点，被认为是锂离子电池的最终负极。然而，其不可控的锂枝晶生长、较大的体积变化、化学反应活性高以及固体电解质界面（SEI）不稳定等问题阻碍了其作为锂离子电池负极的快速发展和实际应用。

近日，山东大学冯金奎报道了通过设计一种用于金属锂的柔性、自立式MXene/COF骨架，成功获得了稳定的、无枝晶的锂金属负极。

文章要点

1）研究人员将均苯三甲醛（TFB）和对苯二胺（PDA）单体在室温下进行缩合，从而获得COF-LZU1。然后通过使用盐酸和氟化锂的混合物蚀刻Ti₃AlC₂ MAX相，接着进行剥离工艺来获得Ti₃C₂T_x MXene溶液，通过过滤MXene悬浮液，可以获得柔性且自立的MXene薄膜（MF）。然后，过滤MXene悬浮液和COF-LZU1颗粒的混合物后获得MXene/COF-LZU1复合膜（MCF）。

2）COF-LZU1微球分布在MXene薄膜骨架中。亲锂COF-LZU1微球作为成核种子，通过均匀化Li⁺通量，降低成核势垒，促进Li均匀成核，最终形成致密的无枝晶Li沉积。

3）在COF-LZU1晶种的调控下，基于MXene/COF-LZU1骨架的锂负极的库仑效率和相应对称电池的电化学稳定性得到了明显提高。同时采用改性锂金属负极和硫化聚丙烯腈（S@PAN）正极的锂硫全电池也表现出优异的电化学性能。

参考文献

Chuanliang Wei, et al, Flexible and stable 3D lithium metal anodes based on self-standing MXene/COF frameworks for high-performance lithium-sulfur batteries, Nano Res., 2021

DOI: 10.1007/s12274-021-3433-9

https://doi.org/10.1007/s12274-021-3433-9