成果简介
锂金属电池（LMB）是下一代储能设备的有希望的候选者。然而，锂金属负极由于其脆弱的原始固体电解质界面（SEI）导致的高不可逆性和死锂积累严重阻碍了LMBs的实际应用。本文，中国科学院宁波材料技术与工程研究所周旭峰 研究员与刘兆平研究员团队等在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Lithium/Graphene Composite Anode with 3D Structural LiF Protection Layer for High-Performance Lithium Metal Batteries”的论文，研究提出一种简便的浆料涂覆和一步热氟化反应方法来构建3D结构的LiF保护的Li/G复合负极。
证实了3D LiF保护层的存在，并详细讨论了Li/G骨架的功能。3D结构的LiF保护层通过提高锂的利用率和抑制死锂在对称和全纽扣电池中的积累来实现优异的电化学性能。此外，遵循实际电池行业参数的0.85Ah袋式电池，可稳定工作140个周期，内阻逐渐增加。这种新型锂/石墨复合阳极在锂/碳复合阳极中具有广阔的应用前景，而本文提出的简便的热氟化反应方法为构建锂金属负极的3D结构保护层提供了一种新方法。
图文导读
图1. (a) Li/G复合负极结构示意图。(b) Li/ G@PVDF-HFP复合负极在热氟化反应前后的XRD图谱。(c) Li/ G@PVDF-HFP复合负极的俯视图和 (e) 横截面 SEM 图像。(d) Li/ G@PVDF-HFP复合阳极中单个颗粒的放大 SEM 图像。(f-i) FIB-SEM 图像和相应的C和在 Li/ G@PVDF-HFP复合阳极中被石墨烯包裹的单个锂颗粒的元素映射。(g) 石墨烯壳和锂颗粒之间界面的放大FIB-SEM图像。
图2. (a-f) Li/G 复合阳极原始表面和 (g-l) 蚀刻后的 F1s、N1s 和 Li 1s XPS 光谱。XPS F1s 组分映射（分别为 F-Li 键和 F-C 键）的（m，n）Li/ G@PVDF-HFP原始表面和（o，p）蚀刻后。
图3. (a-d) 对称电池的恒电流循环性能。（e-g）在第一个循环之前和之后以及在 25个循环之后复合阳极的奈奎斯特图。(h-j) 在容量为3mAh/cm2在1mA/cm2的对称电池中循环25次后复合阳极的SEM图像。
图4. （a-b）在0.5C和1C的电流密度下，使用 NCM811 阴极的完整纽扣电池的长期循环性能。(c) 完整纽扣电池在第5次和第50次循环时的容量-电压曲线，电流密度为1C。(d) 最高电流密度为5C的全纽扣电池的倍率性能。
图5. NCM811||Li/ G@PVDF-HFP软包电池的循环性能、库仑效率和放电电池电阻
文献：https://doi.org/10.1021/acsami.1c21263
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