原位观测掺氮无定型碳(a-CNx)膜对锂枝晶生长的抑制作用

摘要

由于锂硫与锂空电池的巨大潜力,具有低密度(0.59 gcm-3)和低电化学势(-3.04V)锂金属负极的理论比容量高达3860mAhg",远远高于石墨负极.但锂金属的高活泼性造成了复杂的界面反应、低库伦效率,以及锂离子在电沉积与剥离过程中锂枝晶生长的不可避免并产生安全隐患,这些一直是锂金属没有运用在二次电池中的主要原因.本工作通过磁控溅射技术在金属锂的表面制备纳米尺寸厚度掺氮无定形碳(a-CNx)膜,并采用共聚焦显微镜原位观测锂枝晶的生长形成.实验发现,掺杂氮的非晶碳膜可以提高Li金属电极的稳定性并有效地抑制了锂枝晶的形成.