激光粉末床熔融原位双结构TiC增强不锈钢的微观结构演变与力学性能研究

为解决锂金属负极存在的枝晶生长和副反应问题，研究人员通过一步离子溅射法在锌箔上构建Au/AuZn3亲锂复合层，实现了均匀锂沉积和枝晶抑制。该负极在3.0 mA cm-2和1.0 mAh cm-2条件下循环600次仍保持99.5%的高库仑效率，与LiFePO4正极组装的电池展现出优异循环稳定性。该研究为高能量密度安全电池提供了新思路。

　　

随着可再生能源和便携式电子设备需求的激增，高能量密度电池成为研究热点。锂金属负极因其3860 mAh g^-1的超高理论容量和-3.04 V（vs. SHE）的最低电化学电位被视为"圣杯"材料。然而，不稳定的固态电解质界面（SEI）和锂枝晶生长导致电池短路、容量衰减甚至起火风险，严重阻碍其商业化应用。传统采用氯金酸还原法制备的金基修饰层存在化学残留和分散不均等问题，亟需开发更高效的界面调控策略。

齐鲁理工学院（Qilu Institute of Technology）的研究团队在《Vacuum》发表创新成果，通过离子溅射技术在锌箔表面构建Au/AuZn₃双功能层，成功解决了上述难题。研究采用JS-1600型离子溅射仪在低于5.0×10^-4 Pa真空度下沉积金层，通过X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）表征材料结构，结合电化学测试评估性能。

样品制备
预处理后的锌箔经180秒金溅射形成纳米级Au/AuZn₃复合层，XRD显示该结构同时包含Au（111）晶面和AuZn₃合金相。

结果与讨论
电化学测试表明，该复合层能将锂成核过电位降低至15 mV，循环600次后仍保持99.5%的库仑效率。与LiFePO₄正极匹配时，1C倍率下200次循环后容量保持率达114.7 mAh g^-1。

结论
该研究创新性地利用离子溅射技术构建了兼具高导电性和亲锂性的界面层，金膜作为成核位点引导锂均匀沉积，AuZn₃合金则通过协同作用增强Li⁺吸附能力。这种"双保险"机制不仅抑制了枝晶生长，还显著提升了电池的循环寿命和安全性能，为下一代高能量密度电池开发提供了可规模化生产的解决方案。