EnSM：Fe3N@N掺杂的石墨烯，高稳定性锂金属电池！

锂（Li）金属负极具有超高的理论容量，对开发高能可充电电池具有重要意义。然而，在重复充电/放电过程中锂枝晶的生长将刺穿隔膜，导致短路和严重的安全问题。

为了有效抑制锂枝晶的生长，电子科技大学陈远富教授，Jiarui He报道了首次在商用聚丙烯隔膜上引入了一种新型的亲锂中间层，其由嵌入并包裹在氮掺杂石墨烯纳米片中的Fe₃N纳米颗粒（Fe₃N@NG）构成。

文章要点

1）一方面，氮掺杂的rGO作为缓冲基质，具有较强的机械强度和丰富的杂原子氮，可以抑制Li枝晶的生长，提高LMBs的循环寿命。另一方面，Fe₃N纳米粒子的内核具有较高的化学稳定性、良好的离子扩散性、较低的转化反应电位和电化学活性，为均匀的Li沉积提供了丰富的沉积位点，降低了施加于负极电极的局部电流密度，生成稳定的固体电解质膜，从而抑制了锂枝晶的生长和副反应的发生。

2）理论计算与实验结果表明，采用Fe₃N@NG保护的隔膜能有效地促进锂离子的迁移，从而抑制锂枝晶的生长，提高了基于Fe₃N@NG保护隔膜的锂金属电池的循环寿命。有趣的是，基于Fe₃N@NG/PP隔膜的Li//Li对称电池在2300 h内表现出稳定的镀锂/剥离过程，在5 mA cm^-2的高电流密度下也具有较小过电位（55.8 mV），显示出极高的循环稳定性。同时，使用LiFePO₄(LFP)正极和Fe₃N@NG/PP隔膜构建的Li//LFP全电池也表现出更出色的循环性能和优异的倍率性能。

所提出的隔膜改性策略为提高LMBs的寿命和容量提供了一条有效的途径，同时也为创新的锂金属电池的材料制备策略提供了广阔的视野。

参考文献

Xiaojuan Zhang , Fei Ma , Katam Srinivas , Bo Yu , Xin Chen , Bin Wang , Xinqiang Wang , Dawei Liu , Ziheng Zhang , Jiarui He , Yuanfu Chen , Fe₃N@N-doped Graphene as a Lithiophilic Interlayer for Highly Stable Lithium Metal Batteries,Energy Storage Materials(2021)

DOI：10.1016/j.ensm.2021.12.010

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.12.010