Cu3P纳米板阵列@泡沫铜三维骨架的原位构筑及其作为高性能锂金属负极

吴鹿鹿 江伟伟 丁国彧 李亚辉 朱振 景鑫国 严奉乾 徐国军 岳之浩 李晓敏 孙福根 周浪

引用本文: 吴鹿鹿, 江伟伟, 丁国彧, 李亚辉, 朱振, 景鑫国, 严奉乾, 徐国军, 岳之浩, 李晓敏, 孙福根, 周浪. Cu3P纳米板阵列@泡沫铜三维骨架的原位构筑及其作为高性能锂金属负极[J]. 无机化学学报, 2021, 37(4): 709-716. doi: 10.11862/CJIC.2021.056 shu
Citation:  Lu-lu WU, Wei-wei JIANG, Guo-yu DING, Ya-hui LI, Zhen ZHU, Xin-guo JING, Feng-qian YAN, Guo-jun XU, Zhi-hao YUE, Xiao-min LI, Fu-gen SUN, Lang ZHOU. In-Situ Construction of Cu3P Nanoflake Array@Cu Foam 3D Frameworks for High Performance Li-Metal Anodes[J]. Chinese Journal of Inorganic Chemistry, 2021, 37(4): 709-716. doi: 10.11862/CJIC.2021.056 shu

Cu3P纳米板阵列@泡沫铜三维骨架的原位构筑及其作为高性能锂金属负极

    通讯作者: 孙福根。E-mail: sunfugen@ncu.edu.cn
摘要: 通过简单的原位生长法, 将Cu3P纳米板阵列均匀负载在商业化的泡沫铜内部(NF-Cu3P@Cu), 并用作锂金属负极的三维骨架载体材料。亲锂性的Cu3P纳米板阵列可以提供均匀且丰富的锂成核活性位点, 诱导锂金属在NF-Cu3P@Cu内快速形核和均匀电沉积。同时, 在电镀沉积锂时, Cu3P纳米板阵列会被锂化形成快离子导体Li3P, 可以确保锂离子在复合负极中的快速均匀传输, 从而有效抑制锂枝晶的形成。因此, 获得的Li@NF-Cu3P@Cu复合负极材料在对称电池和全电池中, 均表现出优异的循环稳定性。

English

  • 近年来,各种便携式电子产品、可穿戴设备和电动汽车等的发展,加速了人们对高能量密度电池材料和器件的研发[1-2]。锂金属负极,因其极高的理论比容量(3 860 mAh·g-1)和最低的工作电势(-3.04 V(vs H+/H2)),被称为锂二次电池的“圣杯”负极[3-5]。然而,目前锂金属负极的应用存在几个明显的缺陷问题:(1)负极锂金属的电沉积过程在热力学上倾向生成枝晶状锂,同时其不均的表面电场分布,加剧了锂离子的非均匀沉积和锂枝晶的无序生长[6-7]; (2)大量锂枝晶的生长,容易刺穿隔膜,造成电池内部短路和安全问题[8, 9]; (3)锂枝晶的不均匀溶解,产生大量脱离负极的“死锂”,使金属锂负极粉化[10-12]; (4)锂负极的巨大体积变化,使得SEI膜无法稳定覆盖其表面,导致SEI膜持续形成,电解液被不断消耗殆尽,电池库仑效率和循环寿命降低[13-14]

    与目前成功商业化的插嵌式石墨负极不同,金属锂负极在锂沉积和脱嵌过程中没有骨架支撑。传统采用的锂负极界面保护技术,包括电解液添加剂开发[15]、SEI膜的原位改性[16]和功能界面层的人工构建[17]等,无法从根源上解决锂枝晶粉化、体积应变和电池失效的问题。国内外最新研究进展表明:骨架式锂金属复合负极的设计,即将金属锂预置于支撑骨架材料中,有望抑制锂金属负极的枝晶粉化和体积形变[18]。泡沫铜[19-20]、泡沫镍[21-23]、三维多孔三聚氰胺纤维[24]、聚亚酰胺纤维[25]、石墨烯[26]、碳纳米管[27]和碳纤维[28],已被用作骨架材料来提高锂负极性能。根据Sand模型,三维骨架材料的高比表面积能够降低锂离子沉积的局部电流密度,延缓生成锂枝晶的起始时间[29]。同时,骨架材料的三维多孔结构能够容纳锂负极的体积应变,从而提高锂金属负极的界面稳定性。其中,三维铜泡沫由于其超高导电率、界面可修饰性、成本低廉和商业易得等特点,被认为是一种非常有应用价值的锂负极骨架材料。然而,泡沫铜界面的疏锂性,增大了金属锂在其表面的形核过电位和沉积阻力。特别是在较高电流密度下,疏锂表面的锂形核位点容易孤立分布,后续的锂离子更倾向于在这些成核位点上优先沉积,造成锂金属在多孔疏锂的泡沫铜骨架中不均匀地沉积,长时间循环后负极锂枝晶生长问题不可避免[30]

    在三维泡沫铜骨架中引入亲锂性物质,可以降低金属锂在其表面的形核过电位和沉积阻力。亲锂性的铜化合物包覆(比如CuO[31]和Cu2S[32])已被用来修饰三维泡沫铜骨架,引导锂的均匀沉积。铜的磷化物(比如Cu3P)已经在催化和储能等领域引起了广泛的关注。Ma等[33]在多孔泡沫铜骨架上生长了NiCoP@Cu3P的复合结构,并用作高效水电解过程的双功能催化剂。Tian等[34]将自支撑的Cu3P纳米线阵列包覆在多孔泡沫铜骨架上,发现其具有优异的析氢反应(HER)催化活性。然而,关于铜的磷化物修饰的三维泡沫铜材料用作锂金属负极骨架的研究,目前文献中还鲜有报道[35]

    我们首次通过简单的原位生长法,将亲锂性的Cu3P纳米板阵列均匀负载在商业化的泡沫铜内部,并用作锂金属负极的三维骨架材料。亲锂性的Cu3P纳米板阵列可以提供均匀且丰富的锂成核活性位点,诱导锂离子在泡沫铜内快速形核和均匀电沉积。在电镀沉积预置锂时,Cu3P纳米板阵列会被锂化形成快离子导体Li3P,可以确保锂离子在复合负极中的快速均匀传输,从而有效抑制锂枝晶的形成。

    首先,将商业化的泡沫铜裁切成半径为7 mm的电极圆片,置于丙酮溶液中;经超声脱脂10 min后,用去离子水和无水乙醇分别清洗3遍以除去泡沫铜表面杂质。然后,将处理过的泡沫铜置于0.15 mol·L-1的过硫酸铵和5 mol·L-1的氢氧化钠混合溶液中反应1 h,泡沫铜变成蓝色圆片。最后,将该蓝色圆片置于管式炉中坩埚的气流下游,将过量的Na H2PO2置于坩埚的气流上游,在高纯Ar气氛围下以2℃·min-1的升温速率加热至300℃后保温2 h,自然冷却后,获得灰黑色的NF‑Cu3P@Cu圆片。

    用X射线衍射仪(XRD)分析样品的晶型结构,其工作电压为40 kV,工作电流为40 mA, Cu 辐射,波长为0.154 2 nm,扫描范围为2θ=30°~80°。用扫描电子显微镜(JEOL S‑4800, SEM)进行样品的微观形貌观察(电压为5 kV)和元素组成分析(电压为15 kV)。用全自动比表面积仪(Quadrasorb SI)分析样品的孔隙结构。

    以原始泡沫铜和制备获得的NF‑Cu3P@Cu圆片分别为工作电极,金属锂片为对电极,Celgard 2500膜为隔膜,在手套箱(Labstar‑ECO 1250/780)中组装成CR2025型Li||Cu和Li||NF‑Cu3P@Cu纽扣电池。库仑效率测试:首先将Li||Cu和Li||NF‑Cu3P@Cu纽扣电池在多通道电池测试系统(BT1‑10, LAND)上,以0.05 mA的电流,在电压区间0~1 V内预循环5圈,以形成稳定的SEI膜;然后分别以不同的电流密度和容量进行锂沉积/脱出循环测试。另外,将多次循环后的Li||Cu和Li||NF‑Cu3P@Cu纽扣电池在Versa STAT3电化学工作站上进行电化学阻抗谱(EIS)测试;扫描频率范围为0.01 Hz~100 kHz,交流电压的振幅为5 mV。

    为了获得电镀沉积的锂金属复合负极,将原始泡沫铜和NF‑Cu3P@Cu在Li||Cu和Li||NF‑Cu3P@Cu电池中,以0.5 mA·cm-2的电流密度进行电镀沉积预置5 mAh·cm-2的锂后,拆开电池,获得Li@Cu和Li@NF‑Cu3P@Cu复合电极。将2个完全相同的锂金属复合电极配对,组装成Li@Cu和Li@NF‑Cu3P@Cu复合电极的对称电池,并在不同的电流密度和容量条件下进行对称电池循环性能测试。

    以获得的Li@Cu和Li@NF‑Cu3P@Cu复合电极为负极,商业化的LiFePO4为正极,组装成LiFePO4||Li@NF‑Cu3P@Cu全电池。全电池所用电解液为1.0 mol·L-1 LiPF6的碳酸亚乙酯(EC)+碳酸二甲酯(DMC)+碳酸乙基甲基酯(EMC)混合溶液(体积比为1∶1∶1),全电池循环测试的充放电截止电压为2.5~4.3 V。

    图 1a所示,通过简单的原位生长法将Cu3P纳米板阵列均匀负载在商业化的泡沫铜内部,获得NF‑Cu3P@Cu。简而言之,首先将泡沫铜沉浸在氢氧化钠水溶液中,通过原位反应在泡沫铜骨架表面形成Cu(OH)2纳米板阵列;然后经磷化处理,将Cu(OH)2原位磷化生成Cu3P。根据文献报道[36-37], Cu(OH)2的磷化机理为:首先Na H2PO2热分解产生的PH3气体将Cu(OH)2还原为Cu,然后Cu催化PH3分解成P并与Cu反应,最终得到Cu3P纳米板阵列均匀负载的泡沫铜。图 1b~1e为原始泡沫铜、Cu(OH)2@Cu和NF‑Cu3P@Cu的SEM图。从图 1b中可以看出,原始泡沫铜内部存在较大的孔隙结构(100~200µm),疏锂性的Cu骨架表面平整光滑,无法为锂金属的沉积提供足够的支撑界面。经原位反应及后续磷化处理以后,Cu3P纳米板阵列均匀地负载在Cu骨架表面;Cu3P纳米板阵列几乎与Cu骨架界面垂直(图 1e)。氮气吸附-脱附测试结果表明,NF‑Cu3P@Cu的BET(Brunauer‑Emmett‑Teller)比表面积约为1 m2·g-1(图S1);然而,由于原始泡沫铜的比表面积超低,无法测得其氮气吸附-脱附等温线。一方面,Cu3P纳米板阵列具有较高的亲锂性,可以在Cu骨架表面提供均匀且丰富的锂成核活性位点;另一方面,Cu3P纳米板阵列增加了泡沫铜的比表面积,从而能够有效降低锂沉积的局部电流密度,诱导锂离子在泡沫铜内快速形核和均匀电沉积。

    图 1

    图 1.  (a) NF‑Cu3P@Cu的合成过程示意图; (b、c)原始泡沫铜、(d) Cu(OH)2@Cu和(e) NF‑Cu3P@Cu的SEM图
    Figure 1.  (a) Schematic diagram of the synthesis process of NF‑Cu3P@Cu; SEM images of the (b, c) bare Cu foam, (d) NF‑Cu(OH)2@Cu and (e) NF‑Cu3P@Cu

    图 2a中NF‑Cu3P@Cu的SEM图及元素分布图可以看出,NF‑Cu3P@Cu骨架上Cu和P元素的分布轮廓完全吻合,进一步证实了Cu3P纳米板阵列的均匀负载。NF‑Cu3P@Cu骨架上O元素可能是来自于部分未被完全磷化的Cu(OH)2纳米板。NF‑Cu3P@Cu的能量散射X射线(EDS)谱图(图 2b)表明,P元素的质量分数为3.21%,从而推算出Cu3P纳米板在NF‑Cu3P@Cu中的质量分数为23.09%。图 2c为原始泡沫铜、NF‑Cu(OH)2@Cu和NF‑Cu3P@Cu的XRD图。通过比对XRD图发现,NF‑Cu3P@Cu在42°、51°和74°处出现的3个XRD峰,对应于纯Cu的标准卡片(PDF No.85‑1326);在40°处出现了几个明显的XRD峰,对应于Cu3P相的标准卡片(PDF No.74‑1067),进一步证实了NF‑Cu3P@Cu骨架中Cu3P纳米板阵列的结晶相形态。

    图 2

    图 2.  NF‑Cu3P@Cu的SEM图及元素分布图(a)和EDS谱图(b); 原始泡沫铜、NF‑Cu(OH)2@Cu和NF‑Cu3P@Cu的XRD图(c)
    Figure 2.  SEM image and elemental mapping images (a) and EDS spectrum (b) of NF‑Cu3P@Cu; XRD patterns of the bare Cu foam, NF‑Cu(OH)2@Cu and NF‑Cu3P@Cu (c)

    为了研究金属锂在原始泡沫铜和NF‑Cu3P@Cu的沉积/脱出行为,我们将原始泡沫铜和NF‑Cu3P@Cu与金属锂片配对,组装成Li||Cu和Li||NF‑Cu3P@Cu电池,进行金属锂在泡沫内部的沉积/脱出循环实验,并用SEM观测锂沉积/脱出后的泡沫铜表面的形貌。锂金属循环沉积/脱出的电流密度为1mA·cm-2,容量为1 mAh·cm-2。如图 3a所示,Li||Cu电池经5圈循环后,锂沉积后的原始泡沫铜呈现凹凸不平的表面形貌;经50圈循环后,其表面的锂沉积形貌更加不均匀,甚至出现了大量的裂缝和苔藓状锂枝晶(图 3c)。这主要是由于原始泡沫铜内部的孔隙结构较大,疏锂性的Cu骨架表面平整光滑,无法为锂金属提供足够且均匀的沉积界面。相比之下,NF‑Cu3P@Cu在经过5圈循环后,锂沉积的表面形貌非常平滑(图 3b);甚至是经过50圈循环后,其锂沉积表面也没有发现明显的锂枝晶,证实了泡沫铜内均匀负载的Cu3P纳米板阵列对锂金属均匀沉积的贡献作用。另外,NF‑Cu3P@Cu经过5和50圈锂金属完全脱出后,Cu3P的纳米板阵列形貌依然保持良好(图S2),进一步证实了在泡沫铜骨架上原位生长的Cu3P纳米板阵列具有优异的结构稳定性,从而确保了锂金属沉积/脱出的循环稳定性。首先,NF‑Cu3P@Cu内的Cu3P纳米板阵列具有很高的亲锂性和稳定性,可以在Cu骨架表面提供均匀且丰富的锂成核活性位点。另外,Cu3P纳米板阵列增加了泡沫铜的比表面积,从而能够有效降低锂沉积的局部电流密度。最后,在首次电镀沉积预置锂时,Cu3P纳米板阵列会被锂化形成快离子导体Li3P并维持结构稳定,从而可以确保锂离子在复合负极中的快速均匀传输,从而诱导锂离子在泡沫铜内快速形核和均匀电沉积,有效抑制锂枝晶的形成。

    图 3

    图 3.  循环5圈后锂金属在(a)原始泡沫铜和(b) NF‑Cu3P@Cu内沉积的SEM图; 循环50圈后锂金属在(c)原始泡沫铜和(d) NF‑Cu3P@Cu内沉积的SEM图
    Figure 3.  SEM images of lithium deposited into (a) the bare Cu foam and (b) NF‑Cu3P@Cu after 5 cycles; SEM images of lithium deposited into (a) the bare Cu foam and (b) NF‑Cu3P@Cu after 50 cycles

    图 4a~4d和图S3中进一步列出了多次锂沉积/脱出循环时Li||Cu、Li||NF‑Cu(OH)2@Cu和Li||NF‑Cu3P@Cu电池的库仑效率。当电流密度为1 mA·cm-2,容量为1 mAh·cm-2时,Li||Cu电池的库仑效率在循环150圈后迅速衰减。相比之下,Li||NF‑Cu3P@Cu电池在循环230圈时,依然保持有98.8%的库仑效率(图 4a)。当电流密度增加至3 mA·cm-2, Li||NF‑Cu3P@Cu电池经过100圈循环时,其库仑效率一直稳定在98.0%以上;然而,Li||Cu电池在65圈循环后,库仑效率开始明显衰减(图 4b)。另外,Li||NF‑Cu(OH)2@Cu电池的库仑效率介于Li||Cu和Li||NF‑Cu3P@Cu电池之间(图S3),说明了NF‑Cu3P@Cu对抑制锂枝晶生长具有突出贡献作用。进一步将循环容量增加至3 mAh·cm-2后,Li||NF‑Cu3P@Cu电池在100圈的循环中保持有98.6%的库仑效率,但是Li||Cu电池在60圈循环后的库仑效率已经衰减至90%以下(图 4c)。另外,当电流密度增加至2 mA·cm-2,容量增至2 mAh·cm-2时,Li||NF‑Cu3P@Cu电池在100圈的循环中仍然保持有95%的稳定库仑效率,而Li||Cu电池在60圈循环后的库仑效率已经衰减至60%左右。进一步比较了Li||Cu和Li||NF‑Cu3P@Cu电池在不同循环圈数时的电压-容量曲线(图 4e4f)。与Li||Cu电池相比,Li||NF‑Cu3P@Cu电池具有更小的锂沉积/脱出电压滞后;而且,锂脱出容量随循环次数的变化更小。这些结果进一步证实了NF‑Cu3P@Cu更有利于锂金属的均匀、快速地沉积和脱出,从而抑制了锂枝晶生成、维持了锂金属负极的界面稳定性。

    图 4

    图 4.  Li||Cu和Li||NF‑Cu3P@Cu电池在不同电流密度和容量下的库伦效率曲线图(a~d); 在1 mA·cm-2/1 mAh·cm-2时, Li||Cu (e)和Li||NF‑Cu3P@Cu (f)电池的电压-容量曲线图
    Figure 4.  Coulombic efficiencies of the Li||Cu and Li||NF‑Cu3P@Cu cells at different current densities and capacities (a~d); Voltage‑capacity curves of the Li||Cu (e) and Li||NF‑Cu3P@Cu (f) cells at 1 mA·cm-2 and 1 mAh·cm-2 for different cycles

    对锂沉积/脱出循环后的Li||Cu和Li||NF‑Cu3P@Cu电池进行了电化学交流阻抗分析。如图 5a5b所示,无论是在5圈还是50圈循环后,Li||NF‑Cu3P@Cu电池EIS谱图的高频区半径均小于Li||Cu电池,表明电镀沉积预置锂的NF‑Cu3P@Cu具有更快速的电荷传导。这主要是由两方面原因导致的:(1) NF‑Cu3P@Cu的三维分级网络结构和优异的亲锂特性有效地抑制了锂枝晶和“死锂”的形成,从而维持了电极界面的结构稳定性;(2)在电镀沉积预置锂时,Cu3P纳米板阵列会被锂化形成快离子导体Li3P,可以确保锂离子在复合负极中的快速均匀传输。

    图 5

    图 5.  Li||Cu和Li||NF‑Cu3P@Cu电池在2 mA·cm-2/2 mAh·cm-2下循环5圈(a)和50圈(b)后的EIS谱图
    Figure 5.  EIS spectra of Li||Cu and Li||NF‑Cu3P@Cu cells at 2 mA·cm-2/2 mAh·cm-2 after five cycles (a) and 50 cycles (b)

    将原始泡沫铜和NF‑Cu3P@Cu在Li||Cu和Li||NF‑Cu3P@Cu电池中电镀沉积预置5 mAh·cm-2的锂后,拆开电池,获得Li@Cu和Li@NF‑Cu3P@Cu复合电极。为了研究Li@NF‑Cu3P@Cu复合电极的循环稳定性,我们将复合电极组装成对称电池。图 6a6b为Li@Cu和Li@NF‑Cu3P@Cu复合电极的对称电池在不同电流密度和容量时的电压循环曲线。从图中可以看出,不管是在1 mA·cm-2/1 mAh·cm-2,还是在2 mA·cm-2/2 mAh·cm-2的测试条件下,Li@NF‑Cu3P@Cu复合电极的对称电池的电压滞后比Li@Cu复合电极的更小,表明Li@NF‑Cu3P@Cu复合电极具有优异的循环稳定性。为了进一步证实Li@NF‑Cu3P@Cu复合电极的优异性能,将Li@NF‑Cu3P@Cu复合负极和商业化的LiFePO4正极配对,组装成LiFePO4||Li@NF‑Cu3P@Cu全电池。从图 6c6d中可以看出,在0.5C时,LiFePO4||Li@NF‑Cu3P@Cu全电池比LiFePO4||Li@Cu全电池具有更优异的循环性能。LiFePO4||Li@NF‑Cu3P@Cu全电池的首次放电容量和库仑效率分别为147 mAh·g-1和98.7%;充放电循环100圈后,LiFePO4||Li@NF‑Cu3P@Cu全电池依然保持有139 mAh·g-1的可逆容量和97.9%的库仑效率。

    图 6

    图 6.  Li@Cu和Li@NF‑Cu3P@Cu复合电极的对称电池在不同电流密度和容量时的电压循环曲线: 1 mA·cm-2/1 mAh·cm-2(a), 2 mA·cm-2/2 mAh·cm-2(b); LiFePO4||Li@Cu和LiFePO4||Li@NF‑Cu3P@Cu全电池在0.5C时的循环容量(c)和库仑效率曲线(d)
    Figure 6.  Voltage cycle curves of the Li@Cu and Li@NF‑Cu3P@Cu composite electrodes in symmetric cells at various current densities and capacities: 1 mA·cm-2/1 mAh·cm-2(a), 2 mA·cm-2/2 mAh·cm-2(b); Capacity curves (c) and coulombic efficiency curves (d) of the LiFePO4||Li@Cu and LiFePO4||Li@NF‑Cu3P@Cu full cells at 0.5C

    我们将亲锂性的Cu3P纳米板阵列原位均匀负载在商业化泡沫铜骨架上(NF‑Cu3P@Cu),并用作高效稳定的锂金属负极载体材料。Cu3P纳米板阵列不仅可以提高泡沫铜骨架界面的亲锂性,而且增加了泡沫铜的比表面积,从而能够有效降低锂沉积的局部电流密度。此外,在电镀沉积锂时,Cu3P纳米板阵列会被锂化形成快离子导体Li3P,可确保锂离子在复合负极中的快速均匀传输,从而诱导锂离子的快速形核和均匀电沉积,有效抑制锂枝晶的形成。因此,在电流密度为1 mA·cm-2甚至3 mA·cm-2时,锂金属在NF‑Cu3P@Cu上沉积/脱出循环100圈后,库仑效率仍有98.7%。将获得的Li@NF‑Cu3P@Cu复合负极与LiFePO4正极配对组成的LiFePO4||Li@NF‑Cu3P@Cu全电池具有优异的循环稳定性。充放电循环100圈后,LiFePO4||Li@NF‑Cu3P@Cu全电池依然保持有139 mAh·g-1的可逆容量和97.9%的库仑效率。


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  • 图 1  (a) NF‑Cu3P@Cu的合成过程示意图; (b、c)原始泡沫铜、(d) Cu(OH)2@Cu和(e) NF‑Cu3P@Cu的SEM图

    Figure 1  (a) Schematic diagram of the synthesis process of NF‑Cu3P@Cu; SEM images of the (b, c) bare Cu foam, (d) NF‑Cu(OH)2@Cu and (e) NF‑Cu3P@Cu

    图 2  NF‑Cu3P@Cu的SEM图及元素分布图(a)和EDS谱图(b); 原始泡沫铜、NF‑Cu(OH)2@Cu和NF‑Cu3P@Cu的XRD图(c)

    Figure 2  SEM image and elemental mapping images (a) and EDS spectrum (b) of NF‑Cu3P@Cu; XRD patterns of the bare Cu foam, NF‑Cu(OH)2@Cu and NF‑Cu3P@Cu (c)

    图 3  循环5圈后锂金属在(a)原始泡沫铜和(b) NF‑Cu3P@Cu内沉积的SEM图; 循环50圈后锂金属在(c)原始泡沫铜和(d) NF‑Cu3P@Cu内沉积的SEM图

    Figure 3  SEM images of lithium deposited into (a) the bare Cu foam and (b) NF‑Cu3P@Cu after 5 cycles; SEM images of lithium deposited into (a) the bare Cu foam and (b) NF‑Cu3P@Cu after 50 cycles

    图 4  Li||Cu和Li||NF‑Cu3P@Cu电池在不同电流密度和容量下的库伦效率曲线图(a~d); 在1 mA·cm-2/1 mAh·cm-2时, Li||Cu (e)和Li||NF‑Cu3P@Cu (f)电池的电压-容量曲线图

    Figure 4  Coulombic efficiencies of the Li||Cu and Li||NF‑Cu3P@Cu cells at different current densities and capacities (a~d); Voltage‑capacity curves of the Li||Cu (e) and Li||NF‑Cu3P@Cu (f) cells at 1 mA·cm-2 and 1 mAh·cm-2 for different cycles

    图 5  Li||Cu和Li||NF‑Cu3P@Cu电池在2 mA·cm-2/2 mAh·cm-2下循环5圈(a)和50圈(b)后的EIS谱图

    Figure 5  EIS spectra of Li||Cu and Li||NF‑Cu3P@Cu cells at 2 mA·cm-2/2 mAh·cm-2 after five cycles (a) and 50 cycles (b)

    图 6  Li@Cu和Li@NF‑Cu3P@Cu复合电极的对称电池在不同电流密度和容量时的电压循环曲线: 1 mA·cm-2/1 mAh·cm-2(a), 2 mA·cm-2/2 mAh·cm-2(b); LiFePO4||Li@Cu和LiFePO4||Li@NF‑Cu3P@Cu全电池在0.5C时的循环容量(c)和库仑效率曲线(d)

    Figure 6  Voltage cycle curves of the Li@Cu and Li@NF‑Cu3P@Cu composite electrodes in symmetric cells at various current densities and capacities: 1 mA·cm-2/1 mAh·cm-2(a), 2 mA·cm-2/2 mAh·cm-2(b); Capacity curves (c) and coulombic efficiency curves (d) of the LiFePO4||Li@Cu and LiFePO4||Li@NF‑Cu3P@Cu full cells at 0.5C

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  • 发布日期:  2021-04-10
  • 收稿日期:  2020-11-16
  • 修回日期:  2020-12-29
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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