近日，電子科技大學基礎與前沿研究院康毅進教授團隊，在Advanced Materials 上發表了題為 “Interlayered Dendrite-free Lithium Plating for High-performance Lithium Metal Batteries”的研究論文。
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鋰金屬電池的理論容量高達3860 mAh/g，近10倍于傳統的石墨負極鋰電池，被視為是一種極具應用前景的高能量密度電池。
然而鋰金屬電池在充放電過程中會產生大量的枝晶引起電池短路，導致性能快速衰退，循環壽命大幅下降。因此，有效解決枝晶生長問題是鋰金屬電池高效安全應用的前提。
該工作通過設計一種金屬鋰的夾層結構（石墨相氮化碳/鋰/碳布結構），一方面碳布作為鋰沉積的基底，增大了電極的比表面積從而降低鋰沉積的有效電流密度，抑制枝晶的生長；
另一方面，氮化碳中的吡啶型和吡咯型氮是“親鋰”元素，可有效調節鋰離子的分布，消除鋰在沉積過程中的尖端效應，抑制枝晶的生長，同時，氮化碳作為中間層也可從物理上阻礙枝晶的生長。
因此，結合多方面作用，金屬鋰可大量均勻的沉積在氮化碳/碳布中，其金屬鋰的儲存量是單純碳布儲存量的2倍，是銅片的2.5倍。作為電極能提現出來的容量為2619.8 mAh/g，能達到金屬鋰理論容量的~68%。
將夾層結構的鋰作為電極，在Li-Li的對稱電池中，可以實現高電流密度（2mA/cm2）下高達1500小時的無枝晶循環電鍍/剝離鋰（相同條件下，金屬鋰只能循環約400小時）。并且，在全電池測試中，夾層結構的鋰也表現出更加優異的性能。
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該設計不僅有利于實現高性能的鋰金屬電池，同時對鋰金屬電池的發展具有重要意義。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201901662
康毅進，電子科技大學教授，美國賓夕法尼亞大學博士，美國Argonne國家實驗室完成博士后研究。研究工作主要著重于化學、納米科學、材料科學在生物醫藥以及催化和能源領域的應用，在Science, Nature Catalysis, PNAS, Angewandte Chemie, Nano Letters?和Journal of the American Chemical Society等頂尖學術期刊上發表論文近40篇,?論文總引用次數超過5400次，h-index 25。 目前康毅進課題組主要研究方向有：1）燃料電池，2)電解水，3）還原CO、CO2至高價值多碳產物，4）電化學氮還原合成氨，5）化學儲能，側重鋰金屬電池、鋰硫電池。 聯系方式：kangyijin@uestc.edu.cn
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