清华大学：石墨烯做电极材料的锂电池更安全

  本文摘要：中国清华大学(TsinghuaUniversity)的研究人员最近找到一种基于石墨烯纳米结构的锂金属电极材料，可用作诱导锂金属电池中的枝晶生长，更进一步提高其电化学性能。 目前普遍用于的锂离子电池更加无法符合便携式电子产品和电动车(EV)日益减少的储能拒绝。 诸如锂硫电池(Li-S)与锂空气电池(Li-air)等新的锂离子金属阳极电池也都十分热门。锂金属电池获取极高的理论性能，完全比石墨烯更好10倍的能量，清华大学化学工程系副教授张强回应。

中国清华大学(TsinghuaUniversity)的研究人员最近找到一种基于石墨烯纳米结构的锂金属电极材料，可用作诱导锂金属电池中的枝晶生长，更进一步提高其电化学性能。　　目前普遍用于的锂离子电池更加无法符合便携式电子产品和电动车(EV)日益减少的储能拒绝。

诸如锂硫电池(Li-S)与锂空气电池(Li-air)等新的锂离子金属阳极电池也都十分热门。锂金属电池获取极高的理论性能，完全比石墨烯更好10倍的能量，清华大学化学工程系副教授张强回应。　　然而，在倒数的循环下，锂金属的实际应用于受到锂枝晶生长的反感阻碍，甚至引起对于安全性的疑虑。

锂枝晶有可能造成电池内部短路引起发生爆炸。再者，锂枝晶的构成也使得循环效率减少。　　枝晶生长以及液体电解质模块不平稳都会消耗大量的锂和电解液，造成不可逆的电池容量损失。锂在石墨烯薄层上的沉积/挤压过程示意图　　为了减轻枝晶的生长，目前早已研发出有几种方法了，还包括调整电解液、使用人造液体电解质模块层与电极结构等。

　　我们找到，藉由大量增加局部电流密度，就能有效地诱导锂枝晶的生长。根据这样的概念，我们使用具备超高比表面积的非堆栈石墨烯材料，打造出纳米结构的阳极。结果显示这是一种十分有效地的方法，清华大学化学工程博士研究生兼该研究的主要作者RuiZhang说明，此外，我们使用双盐电解液，获得更加平稳且更加灵活性的固态电解质模块，以防止锂金属与电解液更进一步再次发生反应。

　　基于石墨烯的阳极带给多方面的进展，还包括1666m2g-1的较小比表面积带给石墨烯阳极表面的超低局部电流密度(仅有使用铜箔阳极时的万分之一)，同时诱导了枝晶的生长，从而带给均匀分布的锂沉积形态。　　由于非堆栈石墨烯的高孔隙容量(1.65cm2g-1)，这种阳极还可获取4.0mAhmg-1的高平稳循环性能，比锂离子电池中的石墨烯阳极(0.372mAhmg-1)更高10倍。　　该阳极并展现出低导电性(435Scm-1)，带给较低的模块电阻、平稳的差使/静电性能，以及低循环效率。

　　具备高比表面积的导电纳米结构阳极带给了超低的局部电流密度，这将有助提升锂金属阳极的稳定度与电化学性能，该研究的另一名作者Xin-BingCheng回应。涉及研究成果已公开发表于近期一期的《先进设备材料》(AdvancedMaterials)期刊中。

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