通过磁控溅射制备的亲锂Zn–Ag合金薄膜改性Cu集流体，用于稳定的锂金属电池

《Journal of Materials Chemistry A》：Lithiophilic Zn–Ag alloy film-modified Cu current collector prepared by magnetron sputtering for stable lithium metal batteries

本研究采用磁控溅射技术制备Zn-Ag合金涂层，有效改善铜集流体表面特性，降低锂沉积过电位，形成稳定无机SEI层，半电池循环800次库仑效率达98.43%，全电池容量保持率92.12%，显著提升锂金属电池性能。

　　

大量的研究工作致力于开发无阳极的锂金属电池，这主要归因于它们卓越的能量密度和低制造成本。然而，铜集流体（Cu CCs）存在显著的晶格失配、较差的亲锂性以及表面粗糙度，这些问题导致了锂沉积不均匀和枝晶的形成，严重影响了电池的循环寿命和安全性。调控锂沉积/剥离行为的核心策略在于构建亲锂界面或功能性涂层。在本研究中，采用高效的磁控溅射技术在铜集流体上共沉积了均匀且致密的锌银（Zn–Ag）合金薄膜。这种低温、大面积、高均匀性的工艺显著降低了锂的成核过电位和局部电流密度，从而促进了稳定的、以无机物为主的固体电解质界面（SEI）的形成。实验结果表明，经过改性的ZnAg@Cu集流体在半电池测试中（电流密度为0.5 mA cm^?2，容量为1 mAh cm^?2）经过800次循环后，平均库仑效率仍保持在98.43%。此外，在相同条件下循环3500小时后，对称电池的电压滞后仅为18 mV。值得注意的是，当这种集流体与磷酸铁锂（LFP）正极配对使用时，在0.5C电流下经过100次循环后，电池的容量保持率达到了92.12%。本研究为无阳极金属电池的集流体界面工程提供了一种创新解决方案，同时实现了高效制备和性能优化的双重优势。