锂金属是用于高能量密度锂电池的理想负极材料。然而，在镀锂和剥离过程中，锂金属容易积聚在集电器表面形成锂枝晶，导致库仑效率低和安全性等问题。
近日，浙江工业大学唐谊平报道了通过将镍钴（Ni-Co）合金和氧化锌（ZnO）负载到碳纤维（CF）(CNZ)上，设计了一种三维（3D）Cu基磁性亲锂集电器。
文章要点
1）Ni-Co合金产生的微磁场有效地实现了锂的深度沉积，这一点已经在不同厚度的CFs中得到了验证。而ZnO作为亲锂结构，降低了锂成核过电位，甚至形成了均匀致密的锂层。此外，研究人员还利用计算流体力学(CFD)研究了微磁场对Li+离子沉积特性的影响，揭示了抑制锂枝晶生长的微观机制。
2）实验结果显示，CNZ成功地提高了深度锂沉积水平（从300 µm的CF提高到1000µm），成功地缓解了锂体积变化较大的问题。此外，还有效地提高了库仑效率和循环稳定性。当电流密度为1 mA cm−2时，总容量为1 mA h cm−2，在590次循环时库仑效率保持在95%。此外，对称电池在电流密度为2 mA cm−2、1 mA h cm−2容量下可稳定循环560 h以上。
这一新的策略有望为无锂负极开辟新的视野，并可以推广到其他先进的储能系统。
参考文献
Jianli Zhang, et al, Lithiophilic 3D Copper-Based Magnetic Current Collector for Lithium-Free Anode to Realize Deep Lithium Deposition, Adv. Funct. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adfm.202110110
https://doi.org/10.1002/adfm.202110110
