آند فلز لیتیم در حال حاضر امری عادی است، قبل از ما به انجام بیش از حد لیتیوم داستان آند فلز، تحقیقات بر روی لیتیوم آند فلز اساسا می تواند در یک جمله خلاصه: چگونه برای جلوگیری از دندریت لیتیوم، استفاده از لیتیوم آند فلزی نیازی به گفتن نیست، ظرفیت خاص تا 3860mAh / گرم، پلت فرم ولتاژ -3.05V (در مقابل الکترود هیدروژن استاندارد) است، می توان گفت: به یک انتخاب ایده آل برای مواد الکترود منفی است، اما آند لیتیوم فلز همچنین با یک مشکل بسیار دشوار مواجه - دندریت لیتیوم است که در فلز متالورژی الکتریکی در یک پدیده شایع تر است، رشد دندریت می توانید یک اتصال کوتاه در داخل باتری می شود، در حوادث امنیتی جدی ناشی، و بنابراین چگونه برای جلوگیری از شارژ رشد دندریت لی شد مشکل اصلی با تمام مطالعات آند لیتیوم فلز.
به تازگی دانشگاه نورث وسترن MaohuiBai (نویسنده اول) و روش Keyu زی (نویسنده) است به طور مستقیم کاهش می یابد اکسید گرافن GO لی فلز تولید شده توسط کاهش یک لایه از لایه گرافیت بر روی سطح فلز لی، حضور لایه گرافن بسیار می تواند رشد خوب مهار لی دندریت در حالی که ایجاد ثبات در SEI افزایش بهره وری کولمبیک (coulombic) از جوهر، حضور لایه های گرافن همچنین می تواند به طور قابل توجهی بهبود عملکرد نرخ لی فلز، نتایج تجربی نشان می دهد که الکترودها در چگالی جریان LiPF6-- 5MA / cm2 از شود راه حل های الکترولیتی 1000 چرخه بدون خطر اتصال کوتاه کربنات مبتنی بر.
شکل نشان می دهد فرایند تولید یک پوشش گرافن از فلز لیتیوم الکترود منفی، اول اکسید گرافن پراکنده در تتراهیدروفوران (THF)، و پس از آن به لیتیوم پراکندگی فلز در بالا شرح قرار داده است، ما می توانیم رنگ از راه حل به تدریج مشاهده انتقال از قهوه ای تا سیاه، نشان می دهد راه حل اکسید گرافن تدریج در حال تغییر کاهش گرافن، کاهش رسوب گرافن از سطح فلز لی به صورت یک لایه محافظ با کنترل واکنش در لی فلز پراکندگی اکسید گرافن زمان، الکترود فلزی لیتیوم منفی موثر می تواند کنترل ضخامت سطح لایه گرافن، بنابراین به عنوان به دست آوردن بهترین عملکرد الکتروشیمیایی.
به منظور بررسی روند در بالا شرح آماده سازی فلز لی لی ظرفیت رشد دندریت از مهار الکترود منفی، Maohui بای الکترود دو لی فلز منفی آماده از آزمون چرخه سلولی سکه است در تراکم فعلی مختلف (نتایج زیر نشان داده شده) انجام شد. لی آند فلز را می توان بدون پوشش گرافن نوسانات ولتاژ بزرگ در طی دوچرخه سواری دیده می شود، قابل ملاحظه کمتر از 100 در مورد یک اتصال کوتاه قابل توجهی قرار گرفته اند، و گرافن از طریق پوشش فلزی از الکترود منفی لی چرخه است چرخه عمر بسیار پایدار بیش از 1000 برابر آشکار پدیده اتصال کوتاه، که تا کنون در طولانی ترین مبتنی بر راه حل کربنات الکترولیت LiPF6-- چرخه عمر از یک آند فلزی لی گزارش شده است.
از چهره های زیر d و e، ما می توانیم پلت فرم ولتاژ لیزری آن را در تراکم های جاری مختلف، زمانی که تراکم جریان از 1 mA / cm است، مقایسه کنید. 2افزایش به 5mA / cm 2بدون پوشش گرافن لی آند فلز افزایش ولتاژ به شدت از اینترنت برای 54.3mV 449.2mV، در حالی که با استفاده از پوشش گرافن محافظت لی فلز منفی الکترود افزایش می دهد از تنها 19.2mV 79.3mV، پوشش گرافن می تواند نشان دهد قابل توجه قطبی شدن الکترود منفی لیتیوم را کاهش دهید.
علت اینکه گرافیت پوشش عملکرد سیکل آنزیم لیتیوم فلزی را افزایش می دهد، می تواند از تجزیه و تحلیل EIS با مقیاس 1 mA / cm بدست آید. 21 چرخه در چگالی جریان از 100، 200 و 500 از نتایج آزمون EIS، ما می توانیم پوشش گرافن لی فلز سطح الکترود منفی SEI فیلم مقاومت Rf و اتهام ارز RCT امپدانس به طور قابل توجهی پایین تر از بدون پوشش، و چرخه پیدا فرآیند پوشش گرافن محافظت لی فلز الکترود منفی امپدانس نیز به طور قابل توجهی کندتر از میزان افزایش الکترود معمولی لی فلز منفی، نشان داد که پوشش گرافن لی آند فلز می تواند کمک به شکل یک فیلم SEI با ثبات تر، چرخه آهسته فیلم SEI رشد
سطح الکترود منفی فلزی لیتیوم پس از چرخه استخراج، هیچ محافظ گرافن پوشش لی فلز الکترود منفی بسیار خشن (زیر B) می شود، و رشد در بسیاری از دندریت لی. پوشش گرافن محافظت از فلز لی هنوز هم سطح الکترود منفی بسیار صاف (زیر C)، هیچ رشد آشکار در فلزی لی دندریت مشاهده شد. از طرف بخش الکترود دیده می شود، مشترک لی فلز لایه سطحی الکترود منفی پس از چرخه شود بسیار است پراکنده متخلخل، پس از چرخه 40 پس از ضخامت 54um، تنوع ضخامت 170٪، در حالی که یک فلز داشتن یک گرافن محافظت ضخامت فیلم لی آند SEI گردش سطح تنها 13um پس از 40، نشان داد که ثبات بسیار خوب .
به منظور بررسی عملی از الکترود، Maohui بای نیز استفاده کنید LiFePO 4به عنوان الکترود مثبت، لی لی فلز یا لایه گرافن فلز محافظت به عنوان الکترود منفی ساخته الکتروشیمیایی آزمایش سلول کامل، از ما می توانیم افزود: پس از 300 چرخه از طریق پوشش دیدن محافظت ظرفیت باتری با استفاده از الکترود فلزی لی منفی به سختی کاهش پایین، در حالی که عادی لی فلز الکترود منفی از ظرفیت باتری کاهش یافته و به 69٪ میرایی از ظرفیت اولیه، پوشش گرافن می تواند بهبود قابل توجهی در ویژگی های چرخه الکترود منفی از فلز لی. بزرگنمایی از نتایج آزمایش نشان می دهد می تواند در شکل ب دیده می شود، پوشش گرافن لی فلز الکترود منفی از باتری در ظرفیت تخلیه نرخ بالا در الکترود منفی است به طور قابل توجهی بالاتر از فلز معمولی باتری های لیتیوم، که نشان می دهد یک پوشش گرافن برای بهبود قابلیت نرخ باتری نیز به وضوح کمک کند.
توسعه Maohui بای پوشش گرافن محافظت از فلز لی آند لی خوبی مانع از رشد دندریت، به طوری که آند فلزی لی می توان بیش از 1000 بار بدون وقوع یک اتصال کوتاه بازیافت، در حالی که حضور پوشش گرافن لی آند فلز نیز می تواند به بهبود ثبات ساختاری از سطح فیلم SEI، بهره وری کولمبیک (coulombic) از سلول به منظور ارتقاء و بهبود نسبت حفظ ظرفیت چرخه طولانی مدت از باتری است. از همه مهمتر، این فرایند به طور بالقوه برای برنامه های کاربردی در مقیاس بزرگ، فرایند رسوب گرافن ممکن است یک روش اسپری استفاده کنید، بنابراین تا حد زیادی بهبود بهره وری تولید، باعث می شود فن آوری ارزش بسیار عملی است.
