【摘 要】
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当前商业化石墨负极已基本接近其理论容量(372 m Ah g-1),难以满足大批量高能量密度电池的应用需求,迫切需要开发具有更高容量的电极材料。锂金属具有高理论比容量(3860 m Ah g-1)、低氧化还原电位（-3.040 V标准氢电极）和低密度(室温0.53 g cm-3),是公认的最有应用前景的负极材料。但是在实际应用中存在由无限制体积变化和不可控枝晶生长等造成的安全问题。三维（3D）集流
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当前商业化石墨负极已基本接近其理论容量(372 m Ah g-1),难以满足大批量高能量密度电池的应用需求,迫切需要开发具有更高容量的电极材料。锂金属具有高理论比容量(3860 m Ah g-1)、低氧化还原电位（-3.040 V标准氢电极）和低密度(室温0.53 g cm-3),是公认的最有应用前景的负极材料。但是在实际应用中存在由无限制体积变化和不可控枝晶生长等造成的安全问题。三维（3D）集流体为基体的复合负极可有效地降低电流密度和抑制枝晶生长,同时为循环过程中电极的体积变化提供空间。本文主要从3D集流体表面改性角度出发,在集流体表面构建亲锂层,提高亲锂性,抑制枝晶生长,实现锂离子均匀成核,提升复合锂负极的安全性和可靠性。内容如下:（1）采用水热法制备了ZnO纳米片阵列修饰的泡沫镍骨架,并通过熔融法灌注金属锂,得到了一种新型的Li@ZnO-NF复合锂负极。均匀分布的ZnO纳米片阵列可以提高泡沫镍的亲锂性,调节局部电流密度,促进锂的均匀沉积和溶解。此外,泡沫镍的3D多孔结构可以适应锂剥离/电镀过程中的体积变化。Li@ZnO-NF复合电极材料组装的对称电池,在电流密度为1 m A cm-2时的电压曲线无明显波动,在循环1000 h时表现出极低的过电位（16 m V）。此外,在与Li Fe PO4正极配对的全电池在1 C电流密度下循环450次后容量保持率为80.3%。（2）采用水热法制备了CuO纳米棒阵列修饰的碳布骨架,并通过熔融法灌注金属锂,得到了一种新型的Li@CuO-CC复合负极。碳布3D多孔骨架结构,具有骨架坚固、韧性强,比表面积大等优势,可以适应电池在循环充放电过程中产生的体积变化效应并能够分散电流降低电流密度。此外,在充电过程中,CuO的亲锂能力可促进锂在碳布上均匀地扩散和沉积。Li@CuO-CC复合负极组装的对称电池,循环过程中电池过电位没有发生明显的波动,表现出稳定的剥离/电镀行为,电流密度1 m A cm-2时循环1000h具有超低的过电位（12 m V）。此外,Li@CuO-CC复合负在与Li Fe PO4正极配对组装的全电池,表现出优异的倍率性能和循环稳定性（在1 C下600次循环后容量保持率为78.9%）都极为优秀。
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