碳基支架在构建稳定复合锂金属阳极方面的研究进展

陈粤; 赵鲁康; 周俊龙; 边煜华; 高宣雯; 陈红; 刘朝孟; 骆文彬

doi:10.1016/S1872-5805(23)60734-6

碳基支架在构建稳定复合锂金属阳极方面的研究进展

Advances in the use of carbonaceous scaffolds for constructing stable composite Li metal anodes

摘要

摘要: 因为锂金属电池（LMBs）具有高能量密度、高理论比容量和低氧化电位等优点，被认为是后锂离子电池（LIBs）中理想的能量存储装置之一。然而，锂金属阳极（LMA）面临着多种障碍，包括低库仑效率（CE）、大体积膨胀、锂枝晶的形成、低安全和低稳定性及短寿命，这些问题阻碍了LMBs的实际应用。由于低密度、高机械强度、稳定的化学性质和大比表面积等优势，碳基材料受到了广泛关注。建立复合碳基LMA是各种策略中的一种有效选择，因为其具有缓解体积膨胀、降低局部电流密度以及提供均匀Li⁺沉积的活性成核位点的能力。本文综述了复合碳基LMA的最新研究进展，包括碳基复合材料、元素金属及其化合物与碳基材料的复合物，以及它们与阳极界面稳定性和结构的关系。最后，本文总结并提出了关于将碳基材料作为LMA支架的观点和见解。

Abstract: Compositing lithium metal anodes (LMAs) with carbon-based materials has been given much attention because of the latter’s low density, high mechanical strength, stable electrochemical properties, and large specific surface area. Such a composite LMA stands out because of its ability to reduce the volume expansion, lower the local current density, and provide active nucleation sites for uniform Li⁺ plating. Recent research advances in carbon-based materials as scaffolds to make composite anodes are reviewed, including composites with pure metals and their alloys, and compositing strategies to improve anode stability.

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