​上交李林森ACS Energy Letters：电子背散射衍射揭示铜表面结构在锂沉积中的作用

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​上交李林森ACS Energy Letters：电子背散射衍射揭示铜表面结构在锂沉积中的作用
超薄铜箔在当前的锂离子电池和下一代无负极锂金属电池中发挥着重要作用。铜箔的表面微观结构会影响锂在铜箔上的沉积，但目前还缺乏对这一机制的了解。
​上交李林森ACS Energy Letters：电子背散射衍射揭示铜表面结构在锂沉积中的作用
在此，上海交通大学李林森团队采用电子背散射衍射来获取两种典型超薄（10 μm 厚）铜箔样品（即电沉积铜箔和轧制退火铜箔，分别表示为 ED-Cu 和 RA-Cu）表面纹理的统计信息。
研究发现，ED-Cu 和 RA-Cu的表面晶粒形态、优选晶粒取向和取向差角分布不同。ED-Cu 箔的正面和背面的晶粒尺寸和晶界 (GB) 微观结构也不同。进一步研究表明，沉积锂颗粒的晶粒尺寸和空间分布与铜表面低Σ重合位点晶格类型的GB的密度相关，这在成核和沉积过程中发挥着先前未被充分认识的作用。
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图1. 铜箔的微观结构表征
总之，该工作主要采用EBSD研究了两种典型铜箔的微观结构，并发现RA-Cu和ED-Cu超薄箔的铜表面纹理有很大不同。具体而言，铜表面纹理与铜箔表面的锂沉积行为之间存在相关性。ED-Cu 表面存在较大比例的低 Σ CSL GB，进而降低了Cu表面能，并导致Li沉积的成核过电势更高（与 RA-Cu 相比）。
因此，与RA-Cu 相比，ED-Cu 表面的成核数量更少，Li 颗粒的尺寸也更大。除此之外，该工作强调了 EBSD 技术在研究各种电池材料的复杂工艺-结构-性能关系方面的强大能力。
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图2. 沉积锂颗粒的SEM表征和统计分析
The Overlooked Role of Copper Surface Texture in Electrodeposition of Lithium Revealed by Electron Backscatter Diffraction, ACS Energy Letters 2023 DOI: 10.1021/acsenergylett.3c02132

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