协商配景
01
锂金属负极由于其较高的理论比容量（mAhg-1）和较低的氧化复原电位（相关于准则氢电极其-3.04V），一贯以来被以为是也许取代石墨负极（mAhg-1）的抱负电极材料。但是，锂金属较天真，对空气和水份极敏锐，在现实操纵历程中须要矜重的掩护。
成绩简介
02
为了也许反对空气/水的浸透，抵御锂枝晶的成长，上海科技大学刘巍讲解计划了一种具备对水不乱的复合锂金属负极，操纵分层构造的疏水性石墨烯骨架来齐全包容锂金属。该复合锂金属负极即便与水直接来往也也许不乱运转。别的，该锂金属负极能在50mAcm-2的超高电流密度下永远轮回并不乱处事。在全电池中，该复合锂金属负极也显示出比纯锂金属更好的本能。这类复合锂金属负极具备杰出的空气/水耐受性，在有用性方面取患了重猛进取。
图文导读
03
图1.rAGA-Li复合锂负极的制备历程和描述表征
图1表明rAGA-Li复合锂负极由笔直摆列的石墨烯薄片和歪斜且平行摆列的石墨烯薄片构成，可用来包容锂金属（图1a）。AGA膜被HI复原后，获患了由精细的石墨烯顶部和笔直摆列的石墨烯底部构成的分层构造的rAGA膜（图1b，c）。该rAGA膜在℃时能呆滞摄取锂金属，熔融的锂金属从rAGA膜的多孔底表面分散出来，致使表面的颜色改变，在25min内也许窥察到锂金属的平均摄取，并在43min内摄取实行（图1d）。被摄取的锂金属并没有穿透顶部的精细层，即使在极长的维持时光(5h)以后，一些轻微的锂金属球也许会从空隙地域表面呈现（图1e）。在截面图中窥察到层状结谈判精细的石墨烯层（图1f），XRD图谱显示出很强的锂金属峰，表明rAGA-Li中的锂金属含量较高（图1g）。
图2rAGA-Li在对称锂电池中的电化学本能
图2a表明，在电流密度为1mAcm?2，堆积量为1mAhcm?2时，rAGA-Li负极具备长轮回不乱性，轮回圈后过电位仅68mV。当电流密度别离增多为5和10mAcm?2时，Li金属负极和Gr-Li负极轮回圈后均短路，而rAGA-Li负极轮回圈后仍能不乱轮回。做家协商了不同电流密度下（1-50mAcm?2）rAGA-Li负极的高倍率本能，即便在50mAcm?2的超高电流密度下仍显示出不乱的过电位（≈mV）（图2b）。该处事初次证实了锂金属负极在50mAcm?2电流密度下能不乱轮回（图2c）。图3d表懂得rAGA-Li构造能灵验抵御锂枝晶的成长，锂离子嵌入后，顶部的石墨烯层仍平滑（图2d）。策画摹拟结局表明，由于笔直石墨烯通道的构造束缚，锂离子通量在rAGA中浮现平均散布，而程度摆列的石墨烯通道则致使锂离子不平均堆积（图2e）。
图3.rAGA-Li
LFP和rAGA-Li
NCM-全电池电化学本能
图3a的电压弧线显示，在2C电流密度下，rAGA-Li
LFP全电池的比容量为mAhg-1，高于纯锂金属负极组装的全电池。同时，rAGALi
LFP和rAGA-Li
NCM-全电池展现出杰出的倍率本能，特别在10C的超高倍率下，rAGA-Li
LFP和rAGA-Li
NCM-的容量显著抬高，别离抬高了34％和61％（图3b，e）。别的，rAGA-Li负极比纯锂金属轮回不乱性更好，如图3c，f所示。在2C电流密度下轮回次后，rAGA-Li
LFP全电池的比容量为.4mAhg-1。N/P为3.5的rAGA-Li
LFP全电池轮回60圈后容量维持在mAhg-1左右，以后呆滞降落，但rAGA-Li
LFP全电池的本能依然优于Li
LFP全电池（图3e），这归因于rAGA体制构造的掩护影响和小批的枝晶构成。
图4.rAGA-Li和Li箔在极度处境下的不乱性和平安性协商
图4比较了rAGA-Li和Li箔走漏在空气和水中的改变。新鲜的Li箔在走漏于空气2h后变成黑色，XRD谱呈现了新衍射峰，表明锂金属与空气中小批H2O反响生成了LiOH（图4a）。电压-时光弧线表明，走漏2破晓，rAGA-Li的过电势约为50mV，而Li箔走漏2h后，首圈轮回的过电势增至mV，在第23圈的过电势大于5V（图4b）。过程在室温下在rAGA-Li表面加一滴水，并在2.1s以后在新鲜的Li箔表面加一滴水（图4c）。氢气气泡在0.2s内激昂，不到1sLi箔表面发黑。而rAGA-Li的疏水性石墨烯构造在该历程中展现出非凡的耐水性。干枯后，过程水处置的rAGA-Li负极展现出48mV的低过电位，而Li箔根底没法运转（图4d）。
归纳与预计
04
rAGA-Li负极的分层构造也许反对空气/水的浸透，抵御锂枝晶的成长，并也许以超高倍率完结不乱的电化学轮回，进而为高本能、高平安性的锂金属负极有用化摊平了道路。
文件链接
05
Water-StableLithiumMetalAnodeswithUltrahigh-RateCapabilityEnabledbyaHydrophobicGrapheneArchitecture(AdvancedMaterials,,DOI:10./adma.)
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