鋰電池金屬鋰是極具出路的負極資料，不只具有3860mA/g的高理論容量以及極低的復原電位，并且能量密度更是高于一般的根據比如石墨插層負極資料。然而，在Li/電解液界面間質量和電荷搬運的不均勻性致使鋰枝晶和不穩定SEI膜的構成，不只會使電池內部短路下降安全性，并且更會下降電池的功能。

時至今日，對于上述問題不斷提出了很多解決方案。例如，構筑物理保護層、電解液中添加枝晶成長按捺劑、人工SEI膜以及部分電場調理等。盡管如此，卻帶來了一系列此消彼長的問題：金屬Li的利用率較低、活性物質丟失嚴重等，一起也不可避免地下降了電池的能量密度。鑒于此，中國科學院郭玉國教授等人初次提出了3D導電骨架上碳球電鍍Li來調理Li/電解質界面搬運的辦法。

CMN的構造形狀表征。(a) CMN的合成示意圖，(b) CMN的低分辨率圖畫，(c) 球形碳的界面掃描電鏡和(d)球形碳剖面TEM圖畫，顯示出洋蔥狀構造，(e) CMN的截面掃描電鏡。

電化學測驗標明，選用此種辦法得到的金屬Li負極表現出優良的功能，不只有效地按捺了鋰枝晶的成長并且Li的利用率也大幅進步(>95%)。與此一起，在鋰電池負極容量匹配只是超5%的情況下，循環壽數依然高達1000次。

Li-CMN|LiFePO4全電池的電化學功能。(a) LiFePO4正極的截面掃描電鏡，(b-e)Li-CMN|LiFePO4全電池在0.2C下的電化學功能，包含正極/負極材料容量配比在1:1(b)和1:0.5比率下的全電池的電位散布和循環功能(d)，以及正極/負極容量配比1:0.5時1C下的長時間循環功能(e)。

透過現象看實質，作者對于其功能優良的因素進行了剖析：

首要，得益于球形C顆粒，每個C原子周圍電子氛圍發生變化攪擾了π電子的自由活動，然后使其部分局限于C原子周圍，致使曲折石墨的外表帶負電，增強了其與Li+的結合，并有助于Li+在碳顆粒間均勻散布，然后增強了經過Li/電解質界面的質量/電荷搬運穩定性。

其次，Li/C插層化合物中的活性Li+能夠作為Li電解質的鋰離子源，以抵消Li插層/剝離進程中的Li耗費，然后保證了負極的長時間循環穩定性。

最終，CMN骨架的完好組織和納米空地有效地按捺了電解質分化構成的SEI膜，一起高導電性石墨片的納米尺度效應對Li產生了超高的電化學活性，削弱了循環進程中體積變化，有利于長時間循環穩定性。

CMN改進的電鍍與剝離功能背面的科學解說，包含電子/電荷在平面石墨上(a)，曲折石墨片(b)和Li嵌入曲折石墨片上(c)的散布和Li的堆積；(d)Li/C復合物上存儲的Li作為備用Li源，以抵消循環時期不可逆的Li丟失。

資料制備

鋰電池廠商制備：在石墨泡沫的制備進程以后，將均勻孔徑150μm的泡沫鎳(Ni)作為制備石墨納米泡沫(CMN)的模板。 首要用去離子水和醇替換洗刷泡沫Ni以除掉外表雜質。 然后將枯燥的泡沫Ni在H2/Ar(H2體積分數為5％)下900℃加熱30分鐘以除掉外表氧化物層。 接著，將乙炔(C2H2)和體積比為10:1的Ar的混合物引進石英管中2-10分鐘以制備CMN,緊接著將BNF(bare Ni foam )沖壓成直徑為10mm的圓盤作為Li負極的3D集流器。