為了提高電動(dòng)汽車(chē)等儲(chǔ)能設(shè)備的續(xù)航能力，開(kāi)發(fā)高能量密度、功率密度和長(zhǎng)循環(huán)壽命的鋰金屬電池成為當(dāng)前領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。然而，由于生成不均勻的鋰枝晶和循環(huán)過(guò)程中的體積變化，鋰金屬電池面臨著循環(huán)性能差、安全性能低等問(wèn)題。因此，設(shè)計(jì)良好的納米結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)鋰離子的均勻分布和傳輸至關(guān)重要，有助于實(shí)現(xiàn)無(wú)枝晶的鋰金屬電池。
鑒于此，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所吳忠?guī)?/a>研究員等人設(shè)計(jì)了一種新型的介孔聚吡咯–氧化石墨烯二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)，并將其用作雙功能的鋰離子再分配器來(lái)調(diào)節(jié)鋰離子的逐步分布和鋰沉積行為，從而獲得了極其穩(wěn)定的無(wú)枝晶鋰金屬陽(yáng)極。這項(xiàng)工作為今后構(gòu)建高能量密度、長(zhǎng)壽命鋰金屬電池的二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)提供了新的途徑。
文章亮點(diǎn)：
1．該二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)由有缺陷的氧化石墨烯（GO）納米片夾在介孔聚吡咯層（mPPy）上形成。其中，mPPy上豐富的介孔結(jié)構(gòu)有助于促進(jìn)鋰離子的快速傳輸，而有缺陷的GO納米片有助于實(shí)現(xiàn)均勻的鋰離子分布，從而實(shí)現(xiàn)均勻分布的鋰通量并有效降低鋰金屬負(fù)極的電流密度。
2．得益于二維介孔mPPy層的鋰離子納米通道和GO納米片的納米篩的協(xié)同作用， mPPy-GO二維異質(zhì)結(jié)電極表現(xiàn)出超長(zhǎng)的循環(huán)穩(wěn)定性（1000次循環(huán)）和超低的過(guò)電勢(shì)（70 mV）。在0和50 ℃的溫度和10 mA cm-2的高電流密度下，穩(wěn)定循環(huán)1000次（2000 h），庫(kù)倫效率高達(dá)98%。
3.進(jìn)一步將其與LiCoO2陰極組裝成全電池，mPPy-GO-Li / LiCoO2也表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，循環(huán)450次后，容量保持率大于90%。
