SiO2–CNT–非晶碳三维载体的协同设计：用于实现稳定的SEI形成及锂金属负极的长期循环稳定性

《Small》：Synergistic Design of a SiO2–CNT–Amorphous Carbon 3D Host for Stable SEI Formation and Long-Term Cycling Stability of Lithium Metal Anodes

　　

摘要

锂金属电池（LMBs）具有极高的能量密度，但存在锂枝晶生长和体积变化较大的问题。采用三维（3D）电极是一种有前景的策略，可以缓解这些挑战。本文制备了一种3D复合电极，该电极由导电碳纳米管（CNTs）和非晶碳组成，并均匀分布了SiO₂（SiO₂@AC-CNT），通过喷雾热解后进行碳化处理制成。SiO₂、CNTs和非晶碳的协同作用优化了电导率和亲锂性，实现了均匀且无枝晶的锂沉积；同时，非晶碳结构促进了富含Li₂CO₃的固体电解质界面形成，从而改善了锂离子传输并抑制了副反应。在非对称电池测试中，SiO₂@AC-CNT电极在2.0 mA cm^{?2的电流下经过100次循环后，平均库仑效率达到99.5%。当锂载量为3.0 mAh cm?2时，对称电池在1.0 mA cm?2的电流下可稳定运行超过1300小时，电压滞后小（18 mV）。当与商用LiFePO₄正极配对使用时，全电池在2.0 C的倍率下经过600次循环后仍保持优异的容量保持率，显示出其作为稳定且高性能3D电极材料的潜力。}

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

本研究的数据可向通讯作者索取。