鋰金屬電池（LMB）具有高能量密度，但存在鋰枝晶的形成和固體電解質(zhì)界面不穩(wěn)定的問題。

在此，山東大學(xué)張忠華團隊通過氣相合金化與氣相脫合金相結(jié)合制造了三維多孔Cu-Sn固溶體作為LMB的集流體。作者研究了 Sn 添加對電化學(xué)性能和鋰沉積/剝離行為的影響。以多孔銅（3D-Cu）為基底，添加親鋰性錫可有效提高鋰沉積/剝離性能。在 1 mA cm^?2 電流下循環(huán) 200 次后仍可保持 95% 的庫侖效率。此外，與3D-Cu相比，固溶體中Sn的存在表現(xiàn)出更低的結(jié)合能（-3.223 eV）和成核過電勢（28.9 mV）。此外，該工作還通過原位微分電化學(xué)質(zhì)譜法探測了氣體逸出情況。

圖1. 制備流程

總之，該工作通過 VPA-VPD 方法設(shè)計并制備了不同錫添加量的多孔銅錫固溶體合金。研究發(fā)現(xiàn)，以多孔 Cu-Sn 為集流體，在 Cu 中添加 Sn 會顯著影響電化學(xué)性能和鋰沉積/剝離行為。特別是，銅基體中溶解的錫降低了成核障礙，為金屬鋰沉積提供了均勻的活性位置，從而抑制了鋰枝晶的形成。

此外，孔隙結(jié)構(gòu)可容納金屬鋰，從而減少對體積膨脹的負(fù)面影響。原位 DEMS 結(jié)果表明，3D-Cu_98.5Sn_1.5 集流器能有效減輕 SEI 膜的破壞，避免電解液的持續(xù)消耗，從而抑制氣體釋放。

圖2. 作用機制

Porous lithiophilic Cu-Sn solid solution current collector for dendrite-free lithium metal batteries， Energy Storage Materials 2023 DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103079