通过离子植入实现电池电流收集器的原子界面工程
材料科学
2025-08-04 v1 应用物理
摘要
原子界面工程 (AIE) 对能源存储、催化和微电子技术的发展至关重要。在无负极锂金属电池 (ALLMB) 中，AIE 对于控制锂沉积和固态电解质界面 (SEI) 在铜电流收集器上的形成至关重要。然而，天然铜表面易发生氧化，形成电子绝缘氧化物，导致性能降解并遮蔽失效机制。本文报道了一种可扩展的离子植入策略，用于创建原子级洁净且稳健的铜界面。通过将铜离子植入商业箔片中，同时去除天然氧化物并引入亚表面空位簇作为氧捕获剂，从而实现抗氧化且导电的表面。实验表征和多尺度模拟揭示，这些工程化的空位抑制了再氧化并引导形成富锂氧化物的超薄 SEI。当应用于 ALLMB 时，电流收集器实现了均匀锂沉积、抑制 parasitic 反应，并在脱溶剂条件下实现 400 个循环的 99.0% 的库仑效率。这项工作为在电化学界面稳定化提供了一种通用且行业兼容的方法。
引用
@article{arxiv.2508.00236,
title = {Atomic Interface Engineering of Battery Current Collectors via Ion Implantation},
author = {Yue Li and Xuanguang Ren and Xueting Feng and Lingcheng Kong and Fengping Luo and Yang Xu and Liu Qian and Yusheng Ye and Ziqiang Zhao and Xin Gao and Jin Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.00236},
year = {2025}
}