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为了制备多孔碳材料首先需要将沥青在400℃下进行高温处理,除去其内部所含有的石油成分,然后利用KOH对其进行活化,从而在其表面产生大量的孔洞,从而显著的提高材料的比表面积(详细的制备过程可以参考原文)。由于上述工艺制备的多孔碳材料由于比表面积大,因此金属锂会沉积在其表面形成镀层,而不是行程金属Li枝晶。
将上述材料制备的Asp-GNRs材料添加导电性更好的石墨烯纳米带GNRs,然后涂布在铜箔的表面,然后组装成半电池,通过控制沉积时间,将Li:C控制在1:5左右,半电池的充放电库伦效率如下图a所示,可以看到Asp-GNRs材料的库伦非常高,从1.3C到10.4C库伦效率都在95.4%以上。从图b和图c可以看到,无论是在2.6C还是在10.4C下,Asp-GNRs材料的极化都要明显低于裸露的铜箔。SEM图像也显示,在2.6C倍率下长期循环(30次)后,金属Li仍然能够在其表面均匀的形成镀层,而没有形成枝晶。TuoWang认为这主要是因为在多孔碳Asp-GNRs表面含有较多的含氧官能团,从而保证材料和电解液界面具有很好的润湿性,从而使得其巨大的比表面积都能够参与到Li的沉积中,从而降低电流密度,减小电极极化。
TuoWang还利用上述的半电池进行了循环测试,在2.5mA/cm2的电流密度下循环505次,电池的平均库伦效率达到99%,从下图a中可以看到在经过了150次循环后,电池的库伦效率变的更加稳定,这主要是因为材料中的一些引起副反应的物质逐步消耗,以及SEI膜的逐渐稳定。
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