无枝晶和高倍率金属阳极的强交互吸附原子/衬底界面研究

本文针对锂离子电池中锂枝晶不可控生长及库伦效率低等问题，研究了一种通过欠电位沉积（UPD）工艺改善锂沉积形貌的方法。研究背景是高能量密度电池需求的增长，而金属锂作为负极材料面临枝晶问题。研究目的是探索利用锂原子与锰基衬底的强相互作用，实现无枝晶和高倍率锂金属负极。结论表明，锰基表面上锂结合能远高于其他金属，能触发UPD过程，形成均匀致密的锂沉积层，抑制枝晶生长。基于此研发的锰-氧化石墨烯（Mn-GO）结构，不仅实现了无枝晶锂负极的高容量高电流密度循环，还显著提升了低温下的界面动力学性能。计算采用VASP中的GGA-PBE方法，研究了Li在Cu、Ni、Co、Mn等不同金属表面的吸附能和电荷密度，为实验提供了理论支持。该工作为设计全温度适用的无枝晶锂金属电池提供了新思路。