随着电化学储能市场的迅猛发展,当前商用锂离子电池难以满足人们对高能量密度储能器件的需求.锂金属具有高比容量和低氧化还原电位等优点,被认为是下一代二次电池的理想负极材料.然而,锂金属负极在充放电过程中会出现体积变化大、枝晶生长、界面不稳定等问题,严重阻碍了其在二次电池中的实际应用.三维多孔材料具有骨架/空间互穿网络结构、比表面积大、孔隙发达和机械性能好等物理特性,用作金属锂负极的集流体,在锂沉积/溶解过程中可以起到降低局部有效电流密度、均匀电场分布和降低锂离子浓度梯度的作用,有望实现锂的均匀成核和无枝晶沉积,同时抑制了电极的体积膨胀.尽管有关三维集流体的研究报道不断出现,但综合系统评价现有各种三维集流体体系的工作鲜见报道.本文聚焦锂金属负极三维集流体的构建及应用研究进展,首先分析了三维集流体抑制锂枝晶生长的基本原理及局限性,继而重点关注了三维集流体的结构调控、表面改性和功能化等应对策略对锂成核、沉积过程的影响,并对不同材质三维集流体的优缺点进行了归纳总结.最后,面向实用化,分析并展望了三维集流体应用于锂金属电池的发展前景.
二次电池 锂金属负极 三维集流体 锂枝晶 均匀沉积