近日，中科院大連化學物理研究所研究員吳忠?guī)泩F隊研發(fā)出一種三維高導電、親鋰性的MXene/石墨烯多孔氣凝膠新材料，并成功應用于高鋰載量、高容量、無枝晶金屬鋰負極，獲得了高比能、長壽命鋰金屬電池。相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國化學會—納米》上。

金屬鋰具有超高質(zhì)量理論比容量(3860 毫安時/ 每克)和最低的氧化還原電壓，被認為是一種非常有應用前景的高比能鋰電池負極材料。但由于其存在不可控的鋰枝晶、死鋰，以及充放電過程鋰金屬體積膨脹等問題，導致鋰金屬循環(huán)性能差，安全性能低，限制了鋰金屬負極在高比能鋰金屬電池中的實際應用。

這種三維MXene/石墨烯多孔氣凝膠材料可用作鋰金屬的載體，成功構(gòu)筑出柔性的，具有高鋰載量(3560毫安時/ 每克)、高比表面積(259 平方米/每克)、優(yōu)異導電性、良好親鋰性能的負極。實現(xiàn)了高的庫倫效率(99%)，顯著提高了金屬鋰負極的循環(huán)穩(wěn)定性。

研究人員還將該鋰金屬負極應用到鋰硫、鋰/鈦酸鋰全電池中，都表現(xiàn)出高的比容量、優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。這種三維高導電親鋰網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計策略為構(gòu)建高能量密度、長循環(huán)壽命的鋰金屬電池提供了新的思路。

相關(guān)論文信息https://doi.org/10.1021/acsnano.9b07710

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