Advanced Materials 三月份锂/钠离子电池学术汇总-北极星储能网

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AdvancedMaterials（工程与计算大学科、材料与化学大领域的顶尖期刊）三月份锂/钠离子电池学术汇总：

1.具有高弹性和自我修复功能的聚合物包覆的硅/石墨碳复合材料运用于可高度形变的柔性锂离子电池负极

限制柔性可穿戴电子设备发展的关键在于可变形柔性电池的制备。常用的解决方案有两个，一个是将锂离子电池做成极微小的电池，再使用柔性材料进行串并联；另一种是直接将活性材料涂覆于柔性衬底上做成可变性的柔性电极，但是此两法均会造成一定程度的能量损失。为了制备具有高容量的可伸展收缩的锂离子电池柔性负极，斯坦福大学崔屹教授课题组通过化学气相沉积（CVD）法先制备出负载有高容量晶体硅的碳骨架负极，再通过聚合反应在骨架表面包覆一层具有高弹性的聚合物以大大提高电极的机械应变性能。结果发现，当涂覆了聚合物后，尽管电极阻抗有一定程度的增大，但是没有大大限制硅碳复合负极的容量发挥，以100mA/g的电流密度恒流充放电测试，涂覆质量分数为2%的柔性电极循环100次克容量仍有722mAh/g，能量密度远远高于先前报道的Li4Ti5O12@PDMS柔性负极。由于涂覆有高弹性聚合物，该电极具有良好的弹性应变性能和自我修复功能，最大可以承受400%的形变，在25%的形变量内做拉伸-释放实验，可以达到1000次循环后无损害。该电极有望应用于未来高比能量的柔性锂离子电池的负极上。

2.纳米石墨烯涂层有效抑制锂枝晶的产生

自20世纪60年代以来的50多年间，研究者从未放弃过锂电负极材料的“圣杯”—“金属锂负极”的研究，因为金属锂负极是理论上最理想的锂离子电池负极材料，其具有3860mAh/g的理论比容量和最低的锂离子嵌脱电位，可是在实际应用中却受到了限制。这主要是有两个方面的原因，一方面是在锂离子电池多次的充放电过程中，金属锂负极容易产生锂枝晶，存在刺穿隔膜导致电池短路引发安全问题的隐患。另一个方面是由于其难以形成稳定的固体电解质膜（SEI膜），在多个循环过程随着锂枝晶和SEI膜的溶解与再生，会造成不可逆的锂离子损失，产生越来越多的“死锂”，从而表现为持续较低的库伦效率和容量衰减。

为了抑制锂枝晶产生，研究者已经提供了多条思路：（1）改良电解液（LiFSI，LiF，LiNO3，Cs+等）（2）聚合物/固体电解质（交联聚乙烯，Li7P2S2I等）（3）人造SEI保护层（Li3N保护层，PEDOT-PEG共聚保护层，陶瓷保护层，LISICON保护层等）。考虑到影响锂枝晶生长具有众多的因素，但是最明显的因素要数电极表面平整度以及电流密度的大小，且电流密度的大小对于锂枝晶生长的表面形貌起到决定性因素。基于此，清华大学研究者设计了一种以非堆叠式的石墨烯为导电基体，在石墨烯上沉淀纳米锂金属层作为新型的负极。研究发现，该锂金属负极具有较高的库伦效率（93%）和超高的循环稳定性。由于石墨烯集流体相对于铜箔具有极高的比表面积和良好的电子电导率，不仅大大减小了面电流密度，抑制了锂枝晶的产生，而且当配合双锂盐LiTFSI–LiFSI电解液使用时，可以在沉积的金属锂表面形成平整，稳定且具有良好机械性能的SEI保护膜，从而保证了该金属锂负极可以在大电流密度下历经800次循环而保持良好的表面形貌。

该研究对未来基于锂金属的电池设计（Li-S，Li-O2，Li负极），锂离子电池过充析锂研究以及设计优异的SEI膜保护层均有很好的指导意义。

原标题：Advanced Materials 三月份锂/钠离子电池学术汇总

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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