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由中空碳纤维/碳纳米片/ZnO组成的三维(3D)纳米结构骨架衬底用于稳定锂阳极( Three-Dimensional (3D) Nanostructured Skeleton Substrate Composed of Hollow Carbon Fiber/Carbon Nanosheet/ZnO for Stable Lithium Anode )
XL Zhang ZQ Ruan QT He XJ Hong H Wang 3D current collector nucleation sites ZIF-8 multilevel structure Li metal anode
长期以来，由于低库仑效率和锂电极上枝晶的形成，限制了锂电池的实际应用。本文以2-甲基咪唑(2-MIZ)包覆的三维骨架布为支架,合成了一种新型的由氮掺杂中空碳纤维/碳纳米片/ZnO（NHCF/CN/ZnO）组成的三维(3D)纳米骨架基底。研究了这种新的层次结构的形成机理。衬底的多层分层结构和丰富的亲石成核位点为金属锂的沉积和剥离提供了稳定的环境，从而阻止了锂枝晶的产生。结果表明,以NHCF/CN/ZnO为集流体的锂负极在0.5mA cm-2下循环400次,库仑效率达到96.47%。制备的NHCF/CN/ZnO/Li电极在5 mA cm-2和5 mAh cm-2的对称电池中具有800 h以上的循环性能和小于30 mV的超低电压滞后。即使在阴极负载量为10.4mg cm-2的情况下,LiFePO4的NHCF/CN/ZnO/Li阳极电池也能很好地工作。我们的工作为高性能锂金属电池的三维分层结构的表面制备提供了一条途径。
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