基于相對較薄（≤20μm）和自支撐的鋰金屬負極不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高能量密度電池，同時能夠?qū)崿F(xiàn)負極的精確預鋰化。但現(xiàn)有的鋰箔太厚（通常為50~750 μm），或者機械應力不夠，難以滿足實際應用的需求。鑒于此，作者開發(fā)了一種簡單和可擴展的方法，利用熔融鋰注入的氧化石墨烯宿主的方式制備出超薄(0.5~20 μm)，自支撐和機械性能優(yōu)異的鋰金屬負極。與傳統(tǒng)的純鋰金屬箔相比，0.1~3.7 mAm cm
-2的低面容量打破了商業(yè)化鋰箔厚度和容量的限制，同時該復合鋰箔的機械強度也大大提高了。本文制備的鋰箔可以將石墨（93%)和硅(79.4%）負極的初始庫侖效率提高到100%左右，而不會產(chǎn)生過多的鋰殘留物，并使鋰離子全電池的容量提高8%。基于這種薄的鋰金屬復合電極，可以實現(xiàn)高度可逆的鋰沉積/剝離，并防止負極快速斷裂，從而將鋰金屬全電池的循環(huán)壽命延長9倍。
Fig. 1微米級薄宿主和鋰金屬膜的設計與制備。
Fig. 2 Li@eGF超薄薄膜的表征。
Fig. 3 超薄Li@eGF薄膜可實現(xiàn)精確的預鋰化和理想的石墨負極ICE。
Fig. 4 Li@eGF超薄薄膜改善了硅負極的初始ICE和循環(huán)穩(wěn)定性。
Fig. 5 超薄Li@eGF薄膜提高了鋰||LFP全電池的穩(wěn)定性。
相關研究成果于2021年由美國斯坦福大學崔屹教授課題組，發(fā)表在Nature Energy（https://doi.org/10.1038/s41560-021-00833-6）上。原文：Free-standing ultrathin lithium metal–graphene oxide host foils with controllable thickness for lithium batteries。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號
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