清华大学张强教授团队 | 介孔石墨烯骨架/金属锂复合负极

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介孔石墨烯骨架/金属锂复合负极

Mesoporous Graphene Hosts for Dendrite-Free Lithium Metal Anode in Working Rechargeable Batteries

HeLiu, Xinbing Cheng, Rui Zhang, Peng Shi, Xin Shen, Xiaoru Chen, Tao Li, JiaqiHuang, Qiang Zhang. Mesoporous Graphene Hosts for Dendrite-Free Lithium Metal Anode in Working Rechargeable Batteries. TransTianjin Univ, 2020: DOI: https://doi.org/10.1007/s12209-020-00241-z

本文亮点

1

本文采用具有高比表面积的导电介孔石墨烯骨架(MGH)材料作为沉积骨架，调控金属锂负极的沉积行为，具有以下优势：

(1) MGH的高比表面积(2090 ㎡/g)可以有效降低电极的局部电流密度，使成核均匀，抑制锂离子在沉积过程中枝晶的出现。

(2) MGH为锂沉积和剥离过程提供了一个互连的导电通路，从而缓解了死锂的形成。

(3) MGH能保持长期的结构稳定性，在长周期内保证均匀的沉积/剥离行为。

这促进了MGH电极的高库伦效率、低极化和长寿命，特别是在15.0 mA/c㎡的超高倍率下的优异性能。

背景及意义

2

锂金属负极因其超高的理论容量和最负的电化学电势而受到广泛的关注。然而，枝晶的生长严重阻碍了锂金属负极在二次电池中的实际应用。

本文合成了具有高比表面积的介孔石墨烯骨架，以调控金属锂负极的电化学行为，在15.0 mA/c㎡的超高电流下，有效降低了金属锂负极的循环极化，提高了电极利用率(90.1% vs. 70.1%(铜箔))和循环寿命(150圈 vs. 100圈(铜箔))，进而为锂金属负极在高倍率下的电极设计提供新的思路。

图文导读

3

█ 介孔石墨烯骨架的表征

█ Cu箔与MGH电极成核过电势的比较

█ 锂在MGH和Cu箔电极上的沉积形貌

█ 不同电极的长循环性能

张强通讯作者

清华大学长聘教授，曾获得国家杰出青年科学基金、英国皇家学会Newton Advanced Fellowship、2017～2019年科睿唯安全球高被引科学家，主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金、北京市科委重点项目等。

研究方向为能源材料化学领域，尤其是金属锂负极、锂硫电池和电催化方向，其研究团队开展了众多引领性的研究工作。

相关论文信息：

论文原文在线发表于Trans Tianjin Univ，点击“阅读原文”查看论文

论文网址：

https://link.springer.com/article/10.1007/s12209-020-00241-z

DOI：https://doi.org/10.1007/s12209-020-00241-z

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