以极低局部电流密度抑制枝晶生长的石墨烯骨架金属锂负极
作者单位：清华大学化学工程系绿色反应工程与工艺北京市重点实验室
会议名称：《中国化学会第30届学术年会-第三十分会：化学电源》
会议日期：2016年
学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术]
摘 要：金属锂因具有极高的理论比容量(3860 mAh g)和最低的标准电极电势(-3.040 V)而成为理想的下一代锂二次电池(如锂硫、锂空电池等)负极材料。但金属锂负极仍面临两大问题:一是影响电池效率的固液界面膜(SEI)稳定性问题;二是会带来容量损失甚至安全隐患的锂枝晶生长问题。我们基于具有极高比表面积和孔容的柱撑石墨烯搭建了金属锂负极纳米骨架,这种石墨烯骨架通过其极高的比表面积(1666mg)大幅降低电极表面的绝对电流密度(至4×10mAcm,仅为电极整体电流密度的万分之一);高孔容(1.65 cmg)带来的极高的稳定循环嵌锂容量(可达4.0mAhmg);高导电率(435 S cm)带来的优异电化学性能。再结合双盐电解液(LiTFSI-LiFSI DOL/DME)形成的弹性不易破裂的固液界面膜,成功抑制了枝晶的生长,获得了规律均匀的脱嵌锂形貌,并显著提升并稳定了电化学性能。该工作进一步揭示了金属锂负极脱嵌锂过程和固液界面膜形成过程的机理,指引了解决金属锂负极问题的一个新方向。