DOI:10.1016/j.jallcom.2020.157122
鋰（Li）金屬基電池具有理論容量高、負極電位低的特點，是最具吸引力的高能量密度電池。但是，不可逆的鋰電鍍/剝離會引起循環能力的下降和鋰枝晶的生長，從而導致無限的體積變化、庫侖效率低和短路等一系列問題。在本文中，通過簡單的靜電紡絲法制備了一種含碳納米管（CNTs/CNFs）的3D導電碳納米纖維支架，可用于調節金屬Li的沉積并抑制Li枝晶的生長。另一方面，CNTs/CNFs支架可以為鋰的沉積提供足夠的空間，并且可以緩解充放電循環中巨大的體積變化。自從引入CNTs以來，具備CNTs/CNFs電極的對稱電池在1 mA cm-2下的500h內表現出高度可逆的電鍍/剝離和極低的過電位。即使在高達5 mA cm-2的電流密度下，電池在50h內仍顯示出92mV的最小過電位。當將Li沉積的CNTs/CNFs（Li@CNTs/CNFs）負極應用于帶有商用LiFePO4正極的全電池中時，在150個循環期間仍可實現123 mAh g-1的穩定容量。CNTs/CNFs支架可以進一步與電解質和陰極結合以開發高性能的能源系統。
圖1.（a，b）CNTs/CNFs的SEM和（c，d）TEM圖像。
圖2.（a）自支撐CNTs/CNFs膜的X射線衍射圖和（b）拉曼光譜。
圖3.在0.5 mA cm-2的電流密度下，在具有不同電鍍能力的CNTs/CNFs支架上進行Li電鍍的SEM圖像：（a，b）1和（c，d）5 mAh cm-2。
圖4.當電流密度為0.5 mA cm-2時，具有不同鋰面積容量的裸露Cu電極和CNTs/CNFs電極上的Li沉積形態。Li沉積在分別具有1 mAh cm-2和5 mAh cm-2容量的（a，c）裸露Cu和（b，d）CNTs/CNFs上的橫截面SEM圖像。
圖5.在不同電流密度下的恒電流放電/充電：（a）1 mA cm-2，（b）2 mA cm-2，（c）5 mA cm-2。
圖6.Li@CNTs/CNFs|Li在0.5 mA cm-2至5 mA cm-2的不同電流密度下的倍率性能。
圖7.循環前后CNTs/CNFs電極的奈奎斯特圖。（a）循環前；（b）第1；（c）第五；（d）第50。
圖8.（a）含鋰沉積（容量=5 mAh cm-2）負極的Li|LiFePO4全電池在1C下的庫侖效率和放電容量。（b）Li|LiFePO4全電池在不同速率下的放電容量。
圖9.在（a）Cu箔，（b）CNFs和（c）CNTs/CNFs上的Li鍍覆行為的示意圖。
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