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?上交李林森ACS Energy Letters：電子背散射衍射揭示銅表面結構在鋰沉積中的作用

超薄銅箔在當前的鋰離子電池和下一代無負極鋰金屬電池中發揮著重要作用。銅箔的表面微觀結構會影響鋰在銅箔上的沉積，但目前還缺乏對這一機制的了解。

在此，上海交通大學李林森團隊采用電子背散射衍射來獲取兩種典型超薄（10 μm 厚）銅箔樣品（即電沉積銅箔和軋制退火銅箔，分別表示為 ED-Cu 和 RA-Cu）表面紋理的統計信息。

研究發現，ED-Cu 和 RA-Cu的表面晶粒形態、優選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) 微觀結構也不同。進一步研究表明，沉積鋰顆粒的晶粒尺寸和空間分布與銅表面低Σ重合位點晶格類型的GB的密度相關，這在成核和沉積過程中發揮著先前未被充分認識的作用。

圖1. 銅箔的微觀結構表征

總之，該工作主要采用EBSD研究了兩種典型銅箔的微觀結構，并發現RA-Cu和ED-Cu超薄箔的銅表面紋理有很大不同。具體而言，銅表面紋理與銅箔表面的鋰沉積行為之間存在相關性。ED-Cu 表面存在較大比例的低 Σ CSL GB，進而降低了Cu表面能，并導致Li沉積的成核過電勢更高（與 RA-Cu 相比）。

因此，與RA-Cu 相比，ED-Cu 表面的成核數量更少，Li 顆粒的尺寸也更大。除此之外，該工作強調了 EBSD 技術在研究各種電池材料的復雜工藝-結構-性能關系方面的強大能力。

圖2. 沉積鋰顆粒的SEM表征和統計分析

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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