澳大利亚迪肯大学的Ying Chen教授与Rizwan Ur Rehman Sagar博士团队开发无负极锂金属电池

无负极锂金属电池（ALMBs）具备高能量密度和低成本优势，是下一代高性能储能体系的研究热点。但传统铜箔集流体难以实现稳定的锂沉积/剥离过程，存在锂枝晶生长和“死锂”积累等问题，限制其循环寿命和安全性。因此，开发亲锂性界面的集流体以稳定锂行为成为关键研究方向。

近日，来自澳大利亚迪肯大学的Ying Chen教授与Rizwan Ur Rehman Sagar博士团队在《Nano Letters》期刊发表题为“Designing Lithophilic Interfaces for Robust Anode-Free Lithium Metal Batteries”的研究论文。作者提出一种简便的单面蚀刻铜箔策略，通过化学气相沉积法（CVD），用FeCl₃刻蚀铜箔的一侧在铜箔表面部分形成结构多孔的氯化亚铜（CuCl）层，实现高度亲锂界面。该设计显著提升了锂沉积均匀性、降低内阻、稳定固态电解质界面层（SEI），使电池在0.5C下稳定循环500次，平均库仑效率达到约96%。

本文采用化学气相沉积的方法，用FeCl₃（三氯化铁）单面刻蚀铜箔，并在铜箔上成功的引入CuCl（氯化亚铜）层，构建出具有“锂笼”效应的亲锂界面。刻蚀后的铜箔表面形成大量微纳孔洞结构，不仅提升锂离子吸附能力，还能捕捉“死锂“，抑制锂枝晶的形成，有效防止其进一步生长。同时保留另一面完整铜面，保障其作为集流体的导电性。

XRD与XPS 分析证明刻蚀的Cu表面部分氧化为CuCl。文章的计算结果显示，CuCl表面对Li原子的吸附能 （-0.25 eV）显著高于Cu及CuO，表现出强亲锂性，有助于诱导锂均匀成核和沉积，从而抑制枝晶形成。此外，该表面有利于稳定SEI膜的形成，从而增强电池的循环稳定性。

扫描电镜观察显示，经过25次循环后，刻蚀Cu上锂沉积仍呈现均匀致密形貌，而未处理铜箔则显示明显枝晶。

使用LiFePO₄正极（LFP）与处理后的刻蚀Cu构建全电池（LFP||etch-Cu）测试显示：

传统锂金属电池技术面临的最大问题是不可控的锂沉积行为与不稳地固态界面的形成，导致循环寿命短、安全性差。本文提出的单面蚀刻Cu + CuCl亲锂界面构建策略，提升了铜集流体与锂的亲和力抑制了锂枝晶的形成，从而提高了电池的循环稳定性，为无负极锂金属商业化落地提供重要参考。

Rizwan Ur Rehman Sagar, 博士于2010年至2015年在中国北京清华大学获得材料科学与工程博士学位。2016年至2018年，他在深圳大学材料科学与工程学院担任博士后研究员，并获得中国博士后科学基金资助（项目编号：2016M592531）。2018年至2020年，他被清华大学深圳国际研究生院评选为“优秀博士后”，并以项目负责人身份获得国家自然科学基金重点资助（项目编号：52050410344 和 11850410427）。随后，他在江西理工大学（赣州）担任副教授（2020–2021）。目前，他在澳大利亚迪肯大学前沿材料研究院担任副研究员。Sagar 博士的研究方向为低维材料的制备及其相关新型物理现象的研究。他拥有中国和欧洲的发明专利，并担任多个知名学术期刊的副主编，包括 Frontiers in Chemistry。他在 Nano Letters、J. Mat. Chem.-A, Carbon、Nano-Micro Letters, Nano Research、ACS App. Mater. & Interfaces、ACS App. Elect. Materials、以及 Chem. Engin. Journal 等国际高水平期刊上发表了80余篇同行评审论文。他的总体 h-index 约为 28，引用次数超过 2000 次. https://orcid.org/my-orcid?orcid=0000-0002-8729-6208

Ying Ian Chen， 澳大利亚迪肯大学Alfred Deakin终身讲席教授，前沿材料研究院纳米科技首席教授。澳大利亚新安全可靠的能源存储和转换技术研究中心主任 (Director, Australian Research Council’s Research Hub in New Safe and Reliable Energy Storage and Conversion Technologies)。 1986毕业于清华大学工程物理系﹐1992 年获得法国巴黎南大学化学博士。1993-2008 在澳大利亚国立大学 (ANU) 物理研究院从事纳米材料研究。 陈教授在国际一流刊物上发表期刊论文400余篇（其中200 篇发表在Nature子刊, Adv Mater., JACS, Nano Lett. 等 影响因子10 以上期刊)﹐获授权专利8项，出版科学专著10部。学术论文引3.6万次， H因子 (h-index) 93。连续三年入选科睿唯安”全球高被引科学家”. https://orcid.org/0000-0002-7322-2224.