SCMs|具有自适应机械弹性的纳米纤维互锁多孔石墨烯复合气凝胶用于高度可逆的无枝晶锂金属负极

具有最高理论容量的锂金属被认为是下一代高能量密度电池中最有前景的负极，但长循环过程中的锂枝晶生长和负极的体积膨胀阻碍着其实际应用。尽管已有研究使用石墨烯气凝胶等三维主体用于容纳锂金属，但单一的石墨烯气凝胶难以承受充放电过程中负极的大体积变化。

近日，东华大学刘天西教授和缪月娥副教授等人在Science China Materials发表研究论文，制备了具有自适应机械弹性的聚酰亚胺纳米纤维互锁多孔石墨烯复合气凝胶（PI-HGCA），将其作为复合主体结构用于容纳锂金属。

本文要点

1) 具有面内纳米孔的多孔石墨烯纳米片可以有效地调节锂离子通量并提供高度定向的离子转移路径。此外，三维复合气凝胶主体由水平排列的多孔石墨烯片层和互锁的聚酰亚胺纳米纤维构成，其在长期循环过程中对负极的体积变化表现出高度可逆的自适应压缩弹性。

2) 预锂化的PI-HGCA负极在对称电池中显示出极低的过电势（46 mV），并具有1300次的长循环寿命；其与LiFePO₄正极所组装而成的全电池在1 C下经过800次循环后仍然显示出81.2%的超高容量保持率，表明该互锁气凝胶复合结构在高能量密度锂金属电池中具有巨大应用潜力。

文章信息

Feng Z., Mo L., Chen K., et al. Nanofiber-interlocked holey graphene composite aerogel with self-adapting mechanical resilience for a highly reversible dendrite-free lithium metal anode. Sci. China Mater. (2023).

https://doi.org/10.1007/s40843-022-2458-y