铜（Cu）金属以其较高的理论比容量（844 mAh g^-1）、良好的环境相容性和高储量成为一种极具吸引力的水系可充电电池负极材料。然而，Cu负极在充放电过程中沉积/剥离可逆性较差，沉积不均匀，严重降低了电池的寿命。

近日，南开大学牛志强教授，天津理工大学Lili Liu提出了一种晶格匹配策略，以在水系电池中获得高度可逆的Cu金属负极。

文章要点

1）由于Ni衬底具有与Cu负极的高晶格匹配度，因此在Cu和Ni衬底之间形成了一个完全相干的界面，其中Cu原子可以很容易地与Ni原子相互作用，沿着基底层生长。此外，Cu原子在Ni基体上具有较低的吸附能和扩散势垒，这使得Cu在Ni基体上电沉积均匀致密，避免了枝晶的形成。

2）实验结果显示，Cu金属负极具有高的CE（~99.4%）、低成核过电位和优异的倍率性能，具有稳定的循环性能。这使得Ni基负载的Cu负极成为水系电池极具前景的负极。在此基础上，设计的全电池提供了1.27 V的高工作电压和稳定的循环行为。

该研究为开发性能良好的水系可充电Cu电池提供了一条极有效途径。

参考文献

Haixia Cai, et al, A Lattice Matching Strategy for Highly Reversible Copper Metal Anodes in Aqueous Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202205472

https://doi.org/10.1002/anie.202205472