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伊利诺大学参与研发3D石墨烯氧化物纳米保

2018-09-17 19:36:03 作者: 0人读过 | 我要赞

伊利诺大学参与研发3D石墨烯氧化物纳米保形涂层 抑制锂晶枝生成

据外媒报道,尽管锂金属电池拥有大容量、低氧化还原电势(low redox potential)等理论上的优势,但在实际应用中,锂金属阳极容易出现增生 锂晶枝(Dendritic growth of lithium)。

伊利诺大学芝加哥分校(University of Illinois at Chicago)的研究人员与美国德州农工大学(Texas AM University)的同事们采用3D石墨烯氧化物纳米保形涂层(3D conformal graphene oxide nanosheet coating,GOn),并将其置入玻璃纤维隔板(glass fiber separator)的织物结构内,允许锂离子在该结构内的灵活移动,同时抑制锂晶枝的形成。

其研究成果发布在期刊《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)中,宣称锂金属电池阳极的使用寿命及稳定性得到了“显著提升(remarkably enhanced)”。从头算分子动力学(Ab initio molecular dynamics,AIMD)模拟结果表明,锂离子最初将被亲锂(lithiophilic GOn)吸收,然后通过缺损空位(缺位

伊利诺大学参与研发3D石墨烯氧化物纳米保

,defect sites)扩散,从而延迟锂(离子)迁移(Li transfer),旨在消除“末端效应(tip effect)”,防止生成均匀锂成核(homogeneous Li nucleation)。

同时,在AIMD模拟期间,碳碳键(C—C bonds)的破裂将创建更多的途径,加快锂离子传输的速度。此外,相场建模(phase-field modeling)证明,若GOn机械刚性涂层的缺陷尺寸(defect size)处于合适值时——小于25纳米,可阻止锂的各向异性生长(anisotropic growth)。该研究团队表示,相较于采用2D材料来抑制锂晶枝,其研究无疑迈进了一大步。

该项研究获得了美国国家科学基金会(National Science Foundation)授权的DMR-及美国能源部授权的DE-EE资金补助。(本文图片选自)

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