苏大《Adv. Sci》：蜡转移的疏水性CVD石墨烯使耐水性和无枝晶锂负极，用于长寿命锂空气电池

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成果简介

实现实用锂空气电池的关键挑战之一是锂金属负极的耐湿性差。本文苏州大学Yong Ma等研究人员在《Adv. Sci》期刊发表名为“Wax-Transferred Hydrophobic CVD Graphene Enables Water-Resistant and Dendrite-Free Lithium Anode toward Long Cycle Li–Air Battery”的论文，研究在理论模型的指导下，通过实施蜡辅助转移来实现防水锂负极的有效策略，用惰性的高质量化学气相沉积 (CVD) 石墨烯层钝化锂表面。这种导电且机械坚固的石墨烯涂层能够作为人造固体/电解质中间相 (SEI)，引导均匀的锂电镀/剥离，抑制枝晶和“死”锂的形成，以及钝化锂表面免受水分侵蚀和副反应。

因此，采用钝化锂负极制造的锂空气电池在长达 2300 小时（1000 mAh g -1 , 200 mA g -1下的 230 次循环）表现出优异的循环性能 。更引人注目的是，此后回收的阳极可以与新的阴极重新耦合，连续运行 400 小时。进一步进行了全面的延时和非原位显微镜和光谱研究，以阐明非凡的空气和电化学稳定性背后的基本原理。

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图文导读

图1、a,b) 分别模拟纯锂和石墨烯包覆的锂 (gLi) 上的Li +通量和分布。c) 石墨烯保护层防止枝晶形成和水分侵蚀的示意图。

图2、gLi 负极的制备和表征

图3、gLi-100 与纯锂的空气和电化学稳定性

图4、gLi-100||Cu 半电池的特性和表征。

图5、对称电池的电化学特性

图6、长循环和湿气稳定的锂空气电池的演示

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小结

锂负极受到 CVD 石墨烯层的保护，具有防水性。同时在免除锂水接触的问题，制成的锂空气电池甚至可以浸入水中，并且仍然可以在使用预灌注空气的情况下很快运行。通过构建导电和惰性石墨烯层来引导均匀的锂电镀/剥离，抑制枝晶和“死”锂的形成，并使锂表面免受水分侵蚀和副反应的影响，该工作为保护锂空气电池中的锂阳极提供了一个实用的解决方案，使其具有优异的电化学性能。

文献：

https://doi.org/10.1002/advs.202100488