原标题：清华化工系张强课题组在高平安复合锂金属负极的研讨获得重要停顿

清华新闻网4月19日电 4月18日，清华大学化工系张强教授课题组在动力范畴知名期刊《焦耳》（Joule）上宣布了论文《用于金属锂电池的珊瑚状碳纤维基复合锂金属负极》（Coralloid Carbon Fiber-based Composite Lithium Anode for Robust Lithium metal Batteries），报道了课题组在高平安高容量的复合锂金属负极范畴的研讨获得的重要停顿。该研讨被《焦耳》选为本期封面文章，并登载了封面图片。

金属锂具有极高的实际比容量和最低的氧化复原电极电势，因此成为了下一代高能量密度储能电池（下一代固态锂电池、锂硫电池、锂空电池等）最理想的负极资料。但是，金属锂充放电进程中的枝晶成绩和锂与电解质界面膜的不波动性严重降低了锂金属电池的循环效率，延长了电池的运用寿命，甚至带来了一定水平的平安隐患，严重障碍了锂金属电池的开展。

封面图片采用隐喻的方式表述“复合锂金属负极”设计思想，基于亲锂碳纤维的复合锂金属负极比喻成船，可以在熔融锂的“陆地”中波动飞行

最近，研讨者们提出了诸多基于导电碳骨架或金属骨架的金属锂负极。但是，很多此类骨架并未事后复合金属锂，而是作为无锂集流体停止半电池测试。这样的无锂集流体难以直接使用到全电池中。因而，如何高效地将金属锂事后复合到集流体构造中、构成可直接拆卸为全电池的高功能复合锂金属负极成为了研讨的重点。

清华大学张强教授研讨团队针对金属锂电池关于复合电极的迫切需求，提出一种珊瑚状碳纤维熔融灌锂的复合锂金属负极。采用电镀银涂层的办法将碳纤维骨架（CF）的外表改性为亲锂外表，进而可使液态熔融金属锂可以迅速吸入具有银涂层的碳纤维骨架（CF/Ag），从而制得高功能的复合锂金属负极（CF/Ag-Li）。

银镀层一方面可使任何导电骨架改性为可虹吸液态熔融锂的亲锂导电骨架，另一方面还可以降低金属锂的堆积过电势，取得高倍率下优良的循环波动性和无枝晶无“死锂”的循环形貌。经过原位金属锂堆积实验察看，发如今该复合构造中难以构成枝晶。所提出的复合锂金属负极可以在10 mA cm-2和10 mAh cm-2的极端苛刻条件下以很低的极化波动循环超越160圈。相比惯例金属锂负极，该复合锂金属负极可以接受极端的面电流密度和面容量循环，表现出高平安性特征。

珊瑚状碳纤维熔融灌锂的复合锂金属负极

该复合金属锂负极与硫正极和磷酸铁锂正极等直接拆卸为功能优良的锂硫电池和磷酸铁锂电池。其磷酸铁锂电池可在1.0 C倍率下波动循环超越500圈，而锂硫电池在0.5 C下的初始放电容量可达781 mAh g-1，并坚持高容量循环超越400圈。该任务的导电骨架镀银灌锂办法可普适于任何基于导电骨架的复合金属锂负极设计与制备，其镀银层可完成高效的预置金属锂复合，并完成无枝晶、无“死锂”的循环容貌，进而取得在锂硫电池等全电池体系中我国这片创新热土正在发生一场全面而深刻的产业结构变革。优良的电化学功能，提升了储能零碎零碎的平安性。

该项研讨任务的通讯作者是清华大学化工系长聘教授张强和助理研讨员程新兵。作者顺序顺次是博士生张睿、博士生陈翔、博士生沈馨、硕士生张学强、本科生陈筱薷、助理研讨员程新兵、硕士生闫崇、博士生赵辰孜和张强教授。

作为《细胞》（Cell）的姊妹刊，《焦耳》是一本努力于应对全球应战、开展可继续动力为目的，报道动力范畴最新停顿的知名学术期刊。

该项任务在北京市科委、科技部、自然迷信基金委、等部门的赞助下完成。清华信息迷信技术国度实验室提供了该研讨所需的计算平台。参与该项目的本科生陈筱薷取得了清华大学大先生学术研讨推进方案中的“将来学者”，在本任务的电池表征任务中做出了重要奉献。

张强教授课题组努力于动力资料，尤其是金属锂、锂硫电池、电催化方面的研讨。在金属锂电池范畴内，经过先进手腕研讨固态电解质膜，经过引入纳米骨架、修饰外表固态电解质维护层等办法调控金属锂的堆积行为，完成金属锂电池的高效平安应用。这些相关研讨任务先后宣布在《先进资料》《美国化学会会志》《德国使用化学》《动力存储资料》《化学》《自然通讯》《美国迷信院院报》等知名期刊上。近期，该研讨团队在《化学评论》上停止了二次电池中平安金属锂负极评述。该研讨团队在金属锂负极范畴也请求了一系列中国创造专利和PCT专利，构成了具有较好维护作用的专利群。

论蓬勃发展的行业不仅给从业者提供了巨大的发展机遇，也带来了全新的挑战。文链接:

https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(18)30047-3