无负极锂金属电池（AFLMB）作为下一代先进的储能设备备受关注，然而铜箔上Li的沉积和剥离可逆性较差，阻碍了其广泛应用。其中，有希望的途径是通过金属有机骨架（MOF）功能层增强铜箔的亲锂性并优化其表面。然而，过多的粘合剂使用遮盖了MOF的活性面，严重限制了其性能。

在此，南京航空航天大学张校刚，江苏师范大学黄鹏等人提出了一种新策略来改善无负极锂金属电池（AFLMB）的性能。具体而言，其通过在铜箔上直接构建了一种致密且无粘结剂的HKUST-1多晶膜（HKUST-1M@Cu），该膜完全暴露了亲锂位点，有效地降低了锂的成核过电位，并优化了锂的沉积质量。

此外，在初始的锂离子沉积过程中，部分锂离子与HKUST-1的(222)活性平面结合，形成了富含锂的HKUST-1膜。该膜显著降低了成核过电位，改善了沉积锂的形态，并为后续的锂离子沉积提供了一个优秀的平台。基于此，匹配HKUST-1M的电池展现出了优异的倍率性能和循环稳定性，实现了高可逆容量。

图1. HKUST-1@Cu中锂离子沉积过程

总之，该工作通过原位外延生长技术成功在铜箔上构建了一种致密的、无粘结剂的HKUST-1多晶膜，并将其应用于无负极锂金属电池（AFLMB）。

结果表明，HKUST-1M具有高亲锂性，在初始的锂离子沉积过程中，部分锂离子被HKUST-1的(222)活性平面捕获，形成了富含锂的HKUST-1膜。该膜显著降低了锂的成核势垒，引导了均匀的锂离子沉积，并确保了电池在长期循环中的稳定运行。因此，该项工作为MOF多晶膜的原位构建提供了一种新策略，为通过精确改性铜集流体以实现高性能AFLMBs铺平了道路。

图2. 电池性能

文献信息

Direct Epitaxial Growth of Polycrystalline MOF Membranes on Cu Foils for Uniform Li Deposition in Long-life Anode-free Li Metal Batteries,Angewandte Chemie International Edition2024 DOI: 10.1002/anie.202417209