多孔質Cu泡で成長したCu2O/Cuf2の3次元八面体ナノクリスタルは、樹状突起を含まないリチウム金属陽極のための岩相骨格として作用します

メタリックリチウム（LI）アノードは、理論的能力と電気化学的ポテンシャルが低いため、次世代のエネルギー貯蔵システムに非常に求められています。ただし、LIアノードの商業化は、制御されていない樹状突起の成長やサイクリング中の量の変化など、課題に直面しています。これらの問題に対処するために、新しい3次元（3D）銅電流コレクターを開発しました。ここでは、3D Cu電流コレクターにCU2O/CUF2八面体ナノクリスタル（ONCS）を製造する2段階の方法を提案します。分布したONCを備えた結果のCuフォームは、活性な電気化学部位を提供し、均一なLI核形成と樹状突起を含まないLI堆積を促進します。安定したCU2O/CUF2 ONCS@CF Metallic Current Collectorは、樹状突起を含まないリチウム金属アノードの信頼できるホストとして機能します。さらに、Cu2O/Cuf2 ONCS@CFの先入観のある導電性フレームワークを備えた非常に多孔質の銅フォームは、局所電流密度を効果的に減らし、LIストリッピングとメッキ中の体積変化を抑制します。CU2O/CUF2 ONCS@CFメタリック電流コレクターを使用した対称セルは、優れた安定性を示し、1 MA CM-2で1600時間以上、同じ電流密度で100サイクルで98％の非常に安定したクーロン効率を維持し、Li@CUFメタリックを補充します。現在のコレクター。さらに、ニッケルが豊富な酸化酸化物カソード材料（li@cu2o/cuf2 oncs@cf // nmc-811）と組み合わせたフルセル構成では、提案されたセットアップは、例外的なレートパフォーマンスと拡張サイクル寿命を示しています。結論として、私たちの研究は、LIアノードの課題に対処するための有望な戦略を提示し、CU2O/CUF2 ONCS@CF Metallic Current Collectorの例外的なパフォーマンスを強調し、大容量および長期にわたるリチウムベースのエネルギー貯蔵システムの可能性を提供します。

Metallic-lithium (Li) anodes are highly sought-after for next-generation energy storage systems due to their high theoretical capacity and low electrochemical potential. However, the commercialization of Li anodes faces challenges, including uncontrolled dendrite growth and volume changes during cycling. To address these issues, we developed a novel three-dimensional (3D) copper current collector. Here, we propose a two-step method to fabricate Cu2O/CuF2 octahedral nanocrystals (ONCs) onto 3D Cu current collectors. The resulting Cu foam with distributed ONCs provides active electrochemical sites, promoting uniform Li nucleation and dendrite-free Li deposition. The stable Cu2O/CuF2 ONCs@CF metallic current collector serves as a reliable host for dendrite-free lithium metal anodes. Additionally, the highly porous copper foam with a preconstructed conductive framework of Cu2O/CuF2 ONCs@CF effectively reduces local current density, suppressing volume changes during Li stripping and plating. The symmetric cell using Cu2O/CuF2 ONCs@CF metallic current collector exhibits excellent stability, maintaining over 1600 h at 1 mA cm-2 and a highly stable Coulombic efficiency of 98% over 100 cycles at the same current density, outperforming Li@CuF metallic current collectors. Furthermore, in a full-cell configuration paired with nickel-rich layered oxide cathode materials (Li@Cu2O/CuF2 ONCs@CF//NMC-811), the proposed setup demonstrates exceptional rate performance and an extended cycle life. In conclusion, our work presents a promising strategy to address Li anode challenges and highlights the exceptional performance of the Cu2O/CuF2 ONCs@CF metallic current collector, offering potential for high-capacity and long-lasting lithium-based energy storage systems.