據(jù)了解，南開大學(xué)梁嘉杰、陳永勝教授課題組與江蘇師范大學(xué)賴超課題組合作提出了解決鋰枝晶的新優(yōu)化策略，成功制備了具有多級結(jié)構(gòu)的銀納米線—石墨烯三維多孔載體，并負(fù)載金屬鋰作為復(fù)合負(fù)極材料，提高鋰電池性能，增加使用壽命。
眾所周知，鋰枝晶是指采用液態(tài)電解質(zhì)的鋰電池在充電時(shí)，鋰離子還原時(shí)形成的樹枝狀金屬鋰單質(zhì)。枝晶斷裂不僅會(huì)導(dǎo)致電池容量衰減，壽命打折，還可能刺透隔膜使電池短路起火引發(fā)安全問題。雖然世界各國鋰電行業(yè)專家在鋰電池負(fù)極材料上取得非凡的成就，但是依然無法抑制金屬鋰在大電流密度充放電下枝晶產(chǎn)生以及電極體積膨脹的問題，因此鋰電池的長壽命、大容量“快充快放”還是一個(gè)艱難的問題。不過，最新一期《先進(jìn)材料》發(fā)表，指出了銀納米線—石墨烯載體可抑制鋰枝晶產(chǎn)生，可以緩解這個(gè)難題。
梁嘉杰說，“把金屬鋰沉積到具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多孔集流體中構(gòu)建金屬鋰復(fù)合負(fù)極材料，是目前解決上述困難的有效途徑之一。”因此，課題組提出實(shí)現(xiàn)超高電流密度及超長循環(huán)壽命的理想金屬鋰負(fù)極三維載體材料選擇及優(yōu)化策略。
他們采用工業(yè)化生產(chǎn)相兼容的涂布—冷干法，以石墨烯宏觀體三維網(wǎng)絡(luò)作為機(jī)械骨架，銀納米線二維網(wǎng)絡(luò)作為導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，制備具有多級結(jié)構(gòu)的銀納米線—石墨烯三維多孔載體，并負(fù)載金屬鋰作為金屬鋰復(fù)合負(fù)極材料。
經(jīng)測試，該材料的比容量可達(dá)2573mAh/g；對稱電池測試中，首次實(shí)現(xiàn)在極高電流密度40mAh/cm2下反復(fù)充放電1000周以上，并且過電勢低于120mV。在電鏡觀察下，該多級三維結(jié)構(gòu)載體即使在極大電流充放電的循環(huán)條件下，仍能成功抑制金屬鋰負(fù)極中鋰枝晶生長以及電極體積變化。
