我々はあまりにも多くのリチウム金属アノードの話をしなければならない前に、リチウム金属アノードは、リチウム金属負極の利点リチウム金属負極の研究は、基本的には「リチウムデンドライトを避けるために、どのように」一つの文にまとめることができ、すでに一般的です言うまでもなく、3860mAh / gで最大の比容量は、電圧プラットフォームは-3.05V（標準水素電極対）であり、負極材料に最適であると言うことができるが、リチウム金属アノードは、非常に困難な問題に直面しています - より一般的な現象で、電気冶金金属であるリチウムデンドライト、デンドライト成長は深刻なセキュリティインシデントで、その結果、バッテリーの内部短絡を起こし、そのためリチウムデンドライトの成長を充電回避する方法になったことができますすべての金属リチウムアノード研究の中心的課題。
最近MaohuiBaiノースウェスタン大学（第一著者）及び方法Keyu謝（著者）を直接リチウムの金属表面上にグラファイト層の層の還元により生成された酸化グラフェンGO Li金属を低減する、グラフェン層の存在は非常にすることができ良好な成長は、インクのクーロン効率を高めるSEIを安定させながら、グラフェン層の存在はまた、有意Li金属のレート性能を向上させることができ、実験結果は、電極電流密度LiPF6-- 5ミリアンペア/ cm 2の時にできることを示してリチウムデンドライトを阻害します炭酸塩電解質は短絡なしに1000回循環する。
図は、金属リチウム負極、テトラヒドロフラン（THF）中に分散最初グラフェン酸化物のグラフェン被覆の製造工程を示し、次いで上記リチウム金属分散液に入れて、我々は、徐々に溶液の色を観察することができます徐々にグラフェンの還元を変更酸化グラフェン溶液を示す茶色から黒色への遷移は、金属リチウム、酸化グラフェン分散液に反応を制御することにより、保護層を形成するためにLi金属表面のグラフェン堆積を減少しました時間、効果的に最高の電気化学的性能を得るように、金属リチウム負極の表面上のグラフェン層の厚さを制御することができます。
負極阻害、Maohui白の金属リチウムのLiデンドライト成長能図からコイン電池サイクル試験は、異なる電流密度（結果を下記に示す）で行ったように調製した2つのLi金属負極の調製の上記の方法を検証するために。 Li金属アノード100は、ショート回路の場合に重要受けているよりも実質的に少ないサイクル中に大きな電圧変動をコーティンググラフェン、負極のLi金属被膜を介してグラフェンことなく見ることができますサイクル中の電圧は非常に安定しており、サイクル寿命は明白な短絡現象なしに1000回を超えています。これはLiPF6炭酸塩電解液中で最も寿命の長い金属Li負極です。
以下の図dおよびeから、電流密度が1mA / cmであるとき、異なる電流密度で金属Liアノードの電圧プラットフォームを比較することができる。 25mA / cmまで増加 254.3mV 449.2mVインターネットから急激全くグラフェンコーティングのLi金属アノード電圧が上昇し、グラフェンコーティングを使用している間にのみ19.2mV 79.3mVからLi金属負極増加を保護しない、グラフェンコーティングは重要示すことができます金属Li負極の分極を低減する。
グラファイトコーティングが金属Liアノードのサイクル性能を高める理由は、1mA / cmでの比較によるEIS分析から得ることができる。 2100、200およびEIS試験結果の500の電流密度で1サイクル、我々は、グラフェンコーティングのLi金属負極表面SEI膜抵抗Rf及びコーティングなしよりも著しく低い電荷交換RCTインピーダンス、およびサイクルを見つけることができますグラフェンコーティングプロセスは、通常のLi金属負極の増加率よりも大幅に遅く、またLi金属負極のインピーダンスを保護グラフェンコーティングLi金属アノードを示し、より安定したSEI膜、遅い周期SEI膜を形成することができ成長。
抽出サイクル後に金属リチウム負極表面には、何ら保護コーティンググラフェンLi金属負極（B以下）非常に粗くなりません、とLiデンドライトの多くの中で増殖させた。グラフェン被覆が金属を保護しますLiが依然として負電極表面は、一般的なLi金属負極表面層はサイクルが非常になった後（C以下）、明らかな成長は、金属リチウムデンドライトでは観察されなかった。電極部の側面を見ることができるから非常に滑らかです40サイクル後に54μmに達し、厚さのばらつきは170％に達した。グラフェン保護を有する金属Li負電極の表面上のSEI膜の厚さは、40サイクル後わずか13umであり、非常に良好な安定性を示した。 。
上記の電極の実用性を検証するために、Maohui BaiはLiFePOも使用しています。 4負極は、我々はコーティングを通って300サイクル後の図を見ることができるから、電気化学フルセルテスト作製ほとんどLi金属負極を用いない電池容量を保護するように正極と、Li金属またはLiグラフェン層は、金属を保護します電池容量の通常のLi金属負極が初期容量の69％減衰に落ちながら、グラフェンコーティングは金属リチウムの負極のサイクル特性の有意な改善を示すことができ、ダウン減少。試験結果から倍率は図の（b）に見ることができ、グラフェン被覆された金属Liアノード電池は、通常の金属Liアノード電池よりも著しく高い放電容量を有し、グラフェンコーティングが電池のレート性能を改善するのにも役立つことを示している。
グラフェンコーティングのMaohui白開発は、グラフェンコーティングLi金属アノードの存在も向上させることができながら、Li金属アノードは、ショートを発生させることなくより1000倍を再利用することができるように、金属リチウムアノードLiが良く、デンドライトの成長を阻害する保護しますSEI表面皮膜の構造的安定性は、セルのクーロン効率が向上し、電池の長期サイクルの容量維持率を向上させる。最も重要なのは、このプロセスは大規模なアプリケーションの可能性を有し、グラフェン堆積プロセスはスプレー法を使用することができます、これにより生産効率が大幅に向上し、この技術は極めて実用的です。
