【锂金属】Science Advances：超支化跨尺度石墨烯阵列的合理化设计用于耐用的高能锂金属电池

锂(Li)金属负极在高能电池方面表现出了非凡的潜力。然而，Li金属电池的实际单元级能量密度通常受到较低的面容量(<3 mAh cm⁻²)的限制，这是因为高面容量的Li金属负极在循环过程中加速退化。

近日，新南威尔士大学Da-Wei Wang系统地研究了Li金属负极的退化动力学，并确定了一个将高面容量Li金属负极的耐久性与Li主体结构的设计原理联系起来的关键指标。

文章要点

1）研究人员确定，理想的Li基质结构既需要宏观的渗流导电网络来绕过阻抗积累，也需要精心设计的原子到微结构来诱导空间均匀的锂电镀/剥离，并具有高的可逆性。

2）研究人员提出了超支化缺陷石墨烯垂直阵列的设计，用于在实际面容量水平(>6 mAh cm⁻²)下持久地进行深层Li沉积和剥离。石墨烯阵列高度分散的缺陷和垂直空穴使Li循环行为得到很好的调节，具有很高的可逆性。超分支结构有助于实现高效率的电荷转移，这对持久的Li循环至关重要。

3）结果表明，装有Li-HVDG负极的高能量高密度LMB电池在实际条件下表现出稳定的循环性能，具有高的面容量、低的正负极容量比(N/P)和贫电解液供应。

这项工作展示了锂金属电池实用化的前景。

参考文献

Ruopian Fang, et al, Rationalized design of hyperbranched trans-scale graphene arrays for enduring high-energy lithium metal batteries, Sci. Adv. 8, eadc9961 (2022)

DOI: 10.1126/sciadv.adc9961

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adc9961