在锂金属电池中，集流体在促进锂成核/扩散和调节局部电流密度方面起着重要作用。金属涂层不仅有利于防止集流体腐蚀，而且在提高亲锂性和加速锂扩散动力学方面具有显著成效，有利于调节锂的沉积和剥离形貌，减少锂枝晶的产生。然而传统金属改性层通常由单质金属或二元合金组成，由于成分的限制，对电池电化学性能的调节作用有限。此外，基于化学合成路线的改性方法工艺复杂且耗时，需要苛刻的温度条件，导致改性效率较低。高效、大面积的集流体材料改性工艺是商业化应用的必经之路，基于离子束物理方法的多元共沉积技术可控性强、规模化程度高，在铜集流体表面改性和锂金属负极界面调控方面表现出越来越明显的技术优势。

近日，射线束技术与能源材料实验室廖斌教授团队在Small期刊上发表文章“Multi-component lithiophilic alloy film modified Cu current collector for long-life lithium metal batteries by a novel FCVA co-deposition system” (DOI: 10.1002/smll.202402752)。该研究工作采用实验室自主研发的新型磁过滤阴极真空弧共沉积系统在铜箔上构建了与锂亲和力良好的纳米级ZnMgTiAl多组元合金薄膜，实现了锂金属电池电化学性能的有效增强。在1 mA cm-2的电流密度下，用改性集流体构建的对称电池在循环2100小时后的极化电压仅为13 mV，在以磷酸铁锂为正极的全电池中循环100次后，容量保持率高达75.0%。此外，文章通过原位红外光谱揭示了ZnMgTiAl多组元合金薄膜对构建以无机物为主的稳定SEI膜的影响，阐明了锂负极的离子束界面调控与电化学性能提升机制，为金属锂基电池提供了一种可控性强、规模化程度高的负极集流体表面改性方法，具有广阔的工业化应用前景。

图1.FCVA共沉积系统示意图和铜集流体表面沉积的ZnMgTiAl-200V薄膜的XRD图谱、TEM结构图、SEM表面形貌和横截面结构图。

图2. ZnMgTiAl薄膜改性后的铜集流体在不同循环圈数的锂沉积态和剥离态的红外光谱，首圈充放电过程中的ROCO2Li和Li2CO3的原位吸收光谱以及SEI膜的XPS谱图和拟合结果。

图3.ZnMgTiAl薄膜改性前后的对称电池在不同电流密度下的电压-时间曲线。

2005年创刊的Small是涵盖物理、化学、材料、工程技术、医学和生物学等领域的纳米技术和微观学科的顶级综合性期刊之一，是WILEY出版社旗下纳米科技领域旗舰期刊，影响因子13.3。jdb电子平台(中国)官方网站为论文第一完成单位，博士生张岚为论文第一作者，射线束技术与能源材料实验室吴杰副研究员、陈琳副研究员、廖斌教授为论文的通讯作者，该研究得到了国家自然科学基金项目的资助。