隨著納米材料技術(shù)以及先進(jìn)表征手段的快速發(fā)展，高能量密度的鋰金屬二次電池再次受到廣泛科研關(guān)注者的重視。但是，枝晶狀的鋰金屬沉積，積累的電化學(xué)失活鋰，低的庫(kù)倫效率以及電池短路等問(wèn)題始終困擾著鋰金屬電池的實(shí)際應(yīng)用。大量研究表明提高電池隔膜和人工電解質(zhì)界面膜的機(jī)械強(qiáng)度可以有效抑制鋰枝晶生長(zhǎng)，但是常規(guī)的二維改性界面在深度充放電過(guò)程中很難應(yīng)對(duì)大幅度的電極體積變化(3 mAh cm?2, 15μm)。三維骨架支撐的復(fù)合鋰金屬負(fù)極可以有效地將鋰金屬沉積限域在框架內(nèi)，此時(shí)骨架本身是對(duì)不均勻鋰金屬沉積的唯一物理阻隔，所以對(duì)三維框架進(jìn)行機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)化十分必要。

       近期，浙江大學(xué)化工學(xué)院陸盈盈課題組與機(jī)械學(xué)院童哲銘課題組通過(guò)簡(jiǎn)單的熱熔融方法構(gòu)建了納米金剛石/鋰金屬?gòu)?fù)合負(fù)極，該納米金剛石骨架具有超高楊氏模量，可以在高面容量的電化學(xué)循環(huán)過(guò)程中限域鋰金屬沉積并有效較小電極體積變化。因?yàn)榧{米金剛石超高的楊氏模量以及較小的泊松比，不均勻的鋰金屬受到形變并限域生長(zhǎng)在多孔的納米金剛石骨架內(nèi)?；谟邢拊治龅哪M結(jié)果也表明，具有超高模量的納米金剛石基體能使不均勻的鋰沉積發(fā)生機(jī)械變形，穩(wěn)定鋰金屬沉積。在1 mA cm-2電流密度下，納米金剛石/鋰復(fù)合負(fù)極組成的對(duì)稱電池可以穩(wěn)定循環(huán)1400小時(shí)，即使是在10 mA cm-2這樣的大電流密度下，鋰金屬剝離/沉積的過(guò)電勢(shì)僅為60 mV。該復(fù)合負(fù)極與硫正極匹配，在1 C倍率下循環(huán)500圈后仍保持607.3 mAh g?1。

       相關(guān)成果發(fā)表在Small Methods (DOI: 10.1002/smtd.201900325)上，浙江大學(xué)研究生張魏棟與范磊為該論文共同第一作者，通訊作者為浙江大學(xué)童哲銘和陸盈盈。