2023年7月12日，刘富德特聘教授课题组在著名期刊《Small》（影响因子：13.3，中科院一区TOP）上发表了一篇题为“A Gradient Lithiophilic Structure for Stable Lithium Metal Anodes with Ultrahigh Rate and Ultradeep Capacity”的研究论文。该成果第一作者是深圳大学高等研究院19级本科生彭刚强，刘富德教授是该论文通讯作者，深圳大学高等研究院为第一完成单位。
图1.本文的图形摘要
使用三维集流体（3DCC）作为锂金属阳极（LMAs）的负载框架是一种抑制锂枝晶生长的有前途的方法。然而，3DCC顶部表面上固有的累积电流密度和内部锂离子传输的限制仍然导致锂枝晶的形成，因此存在极大的安全风险。在本研究中，课题组报告了梯度亲锂结构可以在3DCC内部诱导均匀的锂沉积，大大抑制锂枝晶的形成，这一点通过COMSOL模拟和实验结果得到了证实。根据这个概念，课题组采用一种简单的、低成本的溶液燃烧法合成了具有梯度结构的氧化锌负载铜泡沫（GSZO-CF）。由此得到的Li@GSZO-CF对称电池展示了即使在50 mA cm-2的超高电流密度以及10 mAh cm-2的超高容量下超过800次循环的稳定性能，这是文献报道中的最佳结果。此外，当与磷酸铁锂阴极以低的负/正容量比（2.9）结合时，Li@GSZO-CF||LFP全电池表现出200次循环的稳定性能。当施加1C的充放电速率时，该全电池的放电容量为130 mAh g-1，并在第200圈时能达到85.5%的容量保持率。这些发现为新一代锂金属阳极的发展提供了有前途的策略。
本研究得到了深圳市海外高层次人才项目以及深圳大学特聘教授研究启动基金等项目的资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202303787
