上图a显示了在1 mA cm-2的电流密度下对称电池的循环性能和电压滞后现象。对于锂箔来说,200圈之后锂枝晶生长和SEI层的不稳定使得过电位增加,而钼网/锂金属电极过电位保持稳定。对称电池循环性能结果表明钼网/锂金属电极具有更低的过电位以及更小的内阻。钼网/锂金属电极的锂脱出/沉积行为研究
在不同容量的沉积/脱出过程中进一步研究了电极的形貌,如上图所示。当1 mAh cm−2锂被脱出时(图b),钼骨架之间的锂的背面变得粗糙。当脱出容量增加到6 mAh cm−2时,可以在锂上观察到裂纹(图d)。这些裂缝大部分位于钼网骨架附近的区域。这是因为钼网的高电子导电性,导致锂从这些位置优先脱出。另一方面,当锂脱出容量从1增加到6mAh cm−2时,MLF电极的顶部表面形貌没有明显变化(图g-l)。这应该归因于MLF电极表面稳定致密的氧化层。
作者采用COMSOL多物理方法模拟电极背面的电流密度分布。建立了二维钼网的截面模型。仿真结果表明,在电流密度为10 mA cm−2的情况下,更多的锂离子聚集在交联结构的突起周围(红色区域)。同时钼网的柔性和多孔结构可以减轻电极在循环过程中的体积变化,提高电极的机械耐久性。因此钼网/锂金属电极在没有形成枝晶的情况下实现了高循环稳定性。