【摘 要】
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随着电动汽车和移动通讯设备的广泛应用,开发高能量密度的储能系统变得至关重要。锂金属以其高的理论比容量(3860 m A·h·g-1)和低的电极电位（-3.04V vs标准氢电极）而被认为是最有前途的负极材料。然而,锂金属负极在循环过程中容易出现剧烈的体积变化,造成固体电解质界面（SEI）膜破裂从而消耗锂和电解液。同时,潜在的锂枝晶生长可能会刺穿隔膜造成短路。这些问题严重阻碍了锂金属负极的实际应用。
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随着电动汽车和移动通讯设备的广泛应用,开发高能量密度的储能系统变得至关重要。锂金属以其高的理论比容量(3860 m A·h·g-1)和低的电极电位（-3.04V vs标准氢电极）而被认为是最有前途的负极材料。然而,锂金属负极在循环过程中容易出现剧烈的体积变化,造成固体电解质界面（SEI）膜破裂从而消耗锂和电解液。同时,潜在的锂枝晶生长可能会刺穿隔膜造成短路。这些问题严重阻碍了锂金属负极的实际应用。三维导电集流体很好的解决了这些问题,其多孔结构可以为锂的储存提供空间,其骨架可以为复合负极提供支撑缓解锂在充放电过程中的体积变化。同时三维集流体的大比表面积能够降低局部电流密度抑制锂枝晶的形成。然而大多数三维材料都具有疏锂性,锂金属难以均匀地进入到三维材料中。通过设计具有高比表面积和高亲锂性的三维材料可以促使锂金属均匀的进入三维主体中形成三维复合锂金属负极,极大地改善锂金属作为负极的循环稳定性。本文用银（Ag）修饰的三维材料作为复合锂负极的主体。三维主体为锂提供储存空间和支撑。其大的比表面积降低局部电流密度抑制锂枝晶生长,亲锂金属Ag降低成核过电位诱导锂均匀沉积,进而得到高稳定性的复合锂金属负极。主要内容如下:（1）通过电化学方法,将二维铜箔表面演化为三维多孔结构,然后利用置换反应将三维多孔结构表面进行Ag亲锂化处理,最后预锂得到复合锂金属负极。得益于增大的比表面积和良好的亲锂表面,该复合锂金属负极所组装的全电池表现出优异的循环稳定性。（2）在超声协助下,利用一步置换反应将纳米Ag颗粒均匀铆钉于泡沫铜的骨架表面,再预锂得到复合锂金属负极。受益于泡沫铜骨架良好的结构支撑和亲锂Ag颗粒诱导锂均匀成核,该复合锂金属负极的对称电池能在1 m A·cm-2-1 m A·h·cm-2条件下循环800 h未发现锂枝晶的生长。（3）利用一步燃烧法在碳布纤维表面生长高亲锂性的Ag,再通过简单的熔融灌注法,制得复合锂金属负极。得益于碳纤维良好的导电性和缓冲体积变化的能力,该复合锂金属负极所组装的对称电池的极化电压比锂片低得多,并且能在1m A·cm-2-1 m A·h·cm-2条件下稳定循环1200 h。
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