一、项目研究背景与意义

锂金属因其低氧化还原电势(-3.04V vs.SHE)和超高理论比容量(约3860mAh/g),被认为新一代二次电池负极材料佳选。然而，锂金属在循环过程中锂金属在巨大的体积变化会导致电极结构的破坏和粉化，使得电池的性能迅速衰减，库伦效率低下，另外，枝晶生长会刺穿隔膜，导致电池内部短路，引发安全隐患。

二、发明核心内容

本专利的核心在于创新性地构建一种轻质三维碳基复合锂金属负极。在复合过程中，极性官能团的辅助下均匀地注入到轻质碳基材料的孔隙和框架之中。其中，三维碳基材料具备高度互联的孔隙结构，为锂金属的存储和传输提供了充足的空间。同时，碳基材料本身具有出色的导电性，能够确保锂离子在充放电过程中快速且均匀地迁移。此外，三维碳基材料的表面的极性官能团与锂金属之间形成了稳定的化学键，增强了二者之间的结合力，提高了复合结构的稳定性和整体性，从而抑制锂枝晶，缓解体积膨胀，获得高比能长循环锂金属电池。

三、技术应用与市场

本项目可应用于：(1)新能源汽车：大幅提升电动汽车的续航里程，满足消费者对于长续航的迫切需求。提升充放电性能，显著缩短充电时间，提高车辆的使用效率。(2)航空航天：本专利的轻质碳基复合锂负极能够提供更高的能量密度，为航天器和飞行器提供更强大、更可靠的能源支持。(3)消费电子产品：提供更高的能量密度，减轻电池重量。