8月21日形入，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院光子信息與能源材料研究中心電化學(xué)團(tuán)隊在長效鋰電金屬池方向獲得新進(jìn)展盅力。相關(guān)成果以《快速模板化制備激光誘導(dǎo)石墨烯用于高穩(wěn)定性快速形核鋰金屬電池》(Facile Patterning of Laser-induced-Graphene with Tailored Li Nucleation Kinetics for Stable Lithium Metal Batteries)為題發(fā)表在期刊《先進(jìn)能源材料》(Advance Energy Materials)上彰亥，文章的第一作者是碩士研究生羿井司克酿，通訊作者是助理研究員陸子恒和研究員楊春雷脓擅。
隨著電動汽車?yán)m(xù)航里程的增加，動力電池的能量密度也在不斷提升玻桶，目前采用的三元材料/石墨體系的鋰離子帶電池的能量密度已經(jīng)達(dá)到230Wh/kg-260Wh/kg昧挚，采用鋰金屬負(fù)極是進(jìn)一步取得500Wh/kg能量密度的重要途徑。鋰金屬負(fù)極由于其具有超高的理論比容量(3860 mAh/g)以及最低的氧化還原電位(3.04 V vs. SHE)假盼，并且具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能肢糜，是一種理想的負(fù)極材料，但是鋰金屬在電流密度較大的情況下會導(dǎo)致枝晶的生長惋探，一方面會降低電池的使用壽命秃停，另一方面鋰枝晶的過度生長會刺破隔膜導(dǎo)致正負(fù)極短路，引起嚴(yán)重的安全事故抗海，因此丹伙，鋰枝晶問題成為鋰金屬應(yīng)用的最大阻礙。
為解決以上問題稽及，研究團(tuán)隊發(fā)展了一種通過激光直寫技術(shù)快速制備三維石墨烯集流體的方法仿吞，得益于該集流體中石墨烯的特殊缺陷化學(xué)滑频，鋰金屬的形核捡偏、生長動力學(xué)得到了有效調(diào)控唤冈。利用該技術(shù)，基于磷酸鐵鋰正極的鋰金屬全電池在極高材料負(fù)載(15 mg/cm2)银伟、有限鋰金屬供應(yīng)的情況下(N/P ratio=5)你虹，可循環(huán)250次，容量損失小于10%彤避。該研究發(fā)展的方法能夠在空氣中進(jìn)行傅物，且能夠使用卷對卷方法大規(guī)模制備，具有工業(yè)化潛力琉预。此外董饰，該研究所揭示的碳缺陷化學(xué)與鋰金屬形核動力學(xué)關(guān)系對于高比能量鋰金屬二次電池的發(fā)展具有重要指導(dǎo)意義。
