ขั้วบวกโลหะลิเธียมเป็นธรรมดาอยู่แล้วก่อนที่เราจะต้องทำเรื่องมากเกินไปลิเธียมโลหะขั้วบวกงานวิจัยเกี่ยวกับลิเธียมขั้วบวกโลหะโดยทั่วไปสามารถสรุปได้ในหนึ่งประโยค 'วิธีการหลีกเลี่ยง dendrites ลิเธียม' ประโยชน์จากลิเธียมขั้วบวกโลหะ จำเป็นต้องพูดความจุที่ระบุถึง 3860mAh / g แพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้า -3.05V (เทียบกับขั้วไฟฟ้าไฮโดรเจนมาตรฐาน) สามารถกล่าวได้ว่าเป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับวัสดุขั้วลบ แต่ขั้วบวกลิเธียมโลหะยังจะต้องเผชิญกับปัญหาที่ยากมาก - ประสาทลิเธียมซึ่งอยู่ในโลหะโลหะไฟฟ้าในปรากฏการณ์ที่พบบ่อยมากขึ้นการเจริญเติบโตประสาทสามารถทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรภายในแบตเตอรี่ที่มีผลในการรักษาความปลอดภัยเหตุการณ์ร้ายแรงและดังนั้นวิธีการหลีกเลี่ยงการชาร์จเจริญเติบโตประสาทลี่กลายเป็น ประเด็นหลักของงานวิจัยเกี่ยวกับโลหะแอลอีเทอร์โลหะทั้งหมด
เมื่อเร็ว ๆ นี้ MaohuiBai Northwestern University (ผู้แต่งแรก) และวิธีการ Keyu Xie (ผู้แต่ง) จะลดลงโดยตรง graphene ออกไซด์ GO Li โลหะที่เกิดจากการลดลงของชั้นของชั้นกราไฟท์บนพื้นผิวโลหะของ Li, การปรากฏตัวของชั้น graphene ที่ที่สามารถมาก การเติบโตที่ดียับยั้ง Li ประสาทในขณะที่การรักษาเสถียรภาพ SEI เพิ่มประสิทธิภาพ Coulombic ของหมึกการปรากฏตัวของ graphene ชั้นนอกจากนี้ยังสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานอัตรา Li โลหะอย่างมีนัยสำคัญผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าขั้วไฟฟ้าที่สามารถที่ความหนาแน่นกระแส LiPF6-- 5mA / cm2 ของ อิเลคโตรไลท์คาร์บอเนตหมุนเวียน 1000 ครั้งโดยไม่มีลัดวงจร
รูปที่แสดงให้เห็นถึงกระบวนการผลิตของการเคลือบกราฟีนของโลหะลิเธียมขั้วลบออกไซด์ graphene แรกกระจายตัวใน tetrahydrofuran (THF) แล้วใส่ลงไปในลิเธียมกระจายโลหะข้างต้นอธิบายเราสามารถสังเกตสีของการแก้ปัญหาค่อยๆ การเปลี่ยนแปลงจากสีน้ำตาลเป็นสีดำแสดงให้เห็นว่า graphene oxide ในสารละลายค่อยๆเปลี่ยน graphene และ graphene ที่ลดลงจะสะสมอยู่บนผิวของโลหะ Li เพื่อสร้างชั้นป้องกันโดยการควบคุมปฏิกิริยาของโลหะ Li ในการกระจายตัวของ graphene oxide เวลามีประสิทธิภาพสามารถควบคุมความหนาของชั้น graphene บนพื้นผิวของโลหะขั้วลบลิเธียมโลหะเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการทำงานทางเคมีที่ดีที่สุด
เพื่อตรวจสอบกระบวนการข้างต้นอธิบายของการเตรียมการของโลหะหลี่หลี่ศักยภาพในการขยายประสาทของการยับยั้งขั้วลบ, Maohui ตากใบสองโลหะ Li ขั้วลบเตรียมเป็นจากมะเดื่อทดสอบวงจรมือถือเหรียญที่ได้ดำเนินการที่ความหนาแน่นในปัจจุบันแตกต่างกัน (ผลที่แสดงด้านล่าง) หลี่ขั้วบวกโลหะสามารถมองเห็นได้โดยไม่ต้องเคลือบกราฟีนความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่ในระหว่างการขี่จักรยานอย่างมีนัยสำคัญน้อยกว่า 100 ได้รับอย่างมีนัยสำคัญในกรณีของการลัดวงจรและ graphene ผ่านการเคลือบผิวโลหะของขั้วลบหลี่ วงจรคือวงจรชีวิตที่มีเสถียรภาพมากคือไม่เกิน 1000 ครั้งชัดเจนปรากฏการณ์ลัดวงจรซึ่งเป็นรายงานเพื่อให้ห่างไกลในคาร์บอเนตที่ใช้วิธีการแก้ปัญหาไฟฟ้า LiPF6-- วงจรชีวิตที่ยาวที่สุดของขั้วบวกโลหะลี่
เราเมื่อเทียบกับหลี่โลหะขั้วบวกแรงดันที่ราบสูงสามารถพบได้จากตัวเลข d และ e ปัจจุบันที่ความหนาแน่นที่แตกต่างกัน, ความหนาแน่นกระแสจาก 1mA / ซม. 2ขึ้นไป 5mA / ซม. 2ไม่มีการเคลือบกราฟีนหลี่โลหะขั้วบวกแรงดันเพิ่มขึ้นอย่างมากจากอินเทอร์เน็ตเพื่อ 54.3mV 449.2mV ในขณะที่ใช้เคลือบกราฟีนปกป้อง Li โลหะขั้วไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นในเชิงลบจากเพียง 19.2mV 79.3mV เคลือบกราฟีนสามารถแสดงอย่างมีนัยสำคัญ Li โลหะขั้วลบลดลงโพลาไรซ์
ทำให้เกิดการเคลือบโลหะ Li ขั้วลบไฟท์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพวงจรสามารถหาได้จากการวิเคราะห์ EIS โดยคมชัด 1mA / ซม. 21 รอบที่มีความหนาแน่นในปัจจุบันของ 100, 200 และ 500 ของผลการทดสอบ EIS เราสามารถหาเคลือบกราฟีนหลี่โลหะเชิงลบพื้นผิวขั้วไฟฟ้า SEI ต้านทานฟิล์ม RF และการแลกเปลี่ยนประจุ RCT ความต้านทานต่ำกว่าโดยไม่ต้องเคลือบและวงจร กราฟีนกระบวนการเคลือบโลหะการป้องกัน Li ขั้วลบต้านทานอย่างมีนัยสำคัญช้ากว่าอัตราการเพิ่มขึ้นของสามัญ Li โลหะขั้วลบที่แสดงให้เห็นว่าการเคลือบกราฟีนหลี่ขั้วบวกโลหะสามารถช่วยให้รูปแบบฟิล์ม SEI มีเสถียรภาพมากขึ้นรอบช้าฟิล์ม SEI การเจริญเติบโต
โลหะลิเธียมพื้นผิวขั้วลบหลังจากรอบสกัดที่ไม่มีการเคลือบป้องกัน graphene Li โลหะขั้วลบกลายเป็นหยาบมาก (ด้านล่าง B) และเติบโตขึ้นในจำนวนมากของ dendrites หลี่. เคลือบปกป้องแกรฟีนโลหะ หลี่ยังพื้นผิวขั้วลบเป็นไปอย่างราบรื่นมาก (ด้านล่าง C) ไม่มีการเจริญเติบโตที่เห็นได้ชัดก็สังเกตเห็นในโลหะ Li ประสาท. จากด้านข้างของส่วนอิเล็กโทรดที่สามารถมองเห็นร่วมกันหลี่โลหะชั้นผิวขั้วลบหลังจากรอบกลายเป็นมาก เบาบางรูพรุนหลังจากรอบ 40 ปีหลังจากที่ความหนาของ 54um การเปลี่ยนแปลงความหนาของ 170% ในขณะที่โลหะมี graphene ป้องกัน Li ขั้วบวก SEI ความหนาของฟิล์มของการไหลเวียนพื้นผิวเพียง 13um หลังจาก 40 แสดงให้เห็นว่าเสถียรภาพที่ดีมาก .
เพื่อตรวจสอบการปฏิบัติจริงของขั้วไฟฟ้า Maohui ตากใบยังใช้ LiFePO 4ในฐานะที่เป็นขั้วบวกหลี่โลหะหรือชั้น graphene Li ปกป้องโลหะเป็นขั้วลบประดิษฐ์ไฟฟ้าเซลล์ทดสอบเต็มรูปแบบจากเราสามารถมองเห็นมะเดื่อหลังจาก 300 รอบที่ผ่านการเคลือบปกป้องความจุของแบตเตอรี่โดยใช้โลหะ Li ขั้วลบแทบจะไม่ ลดลงลงในขณะสามัญ Li โลหะขั้วลบของความจุของแบตเตอรี่ลดลงถึง 69 ลดทอน% ของความจุเริ่มต้นเคลือบกราฟีนสามารถแสดงการปรับปรุงที่สำคัญในลักษณะวงจรของขั้วลบของโลหะ Li. ขยายจากผลการทดสอบสามารถมองเห็นได้ในรูป B, เคลือบกราฟีนหลี่โลหะขั้วลบของแบตเตอรี่ที่กำลังการผลิตจำหน่ายในอัตราที่สูงที่ขั้วลบสูงกว่าโลหะสามัญแบตเตอรี่ Li ซึ่งบ่งชี้ว่าการเคลือบกราฟีนในการปรับปรุงความสามารถในอัตราแบตเตอรี่ยังเห็นได้ชัดช่วยอย่างมีนัยสำคัญ
การพัฒนา Maohui ตากใบของการเคลือบกราฟีนช่วยปกป้องโลหะ Li ขั้วบวก Li กันยับยั้งการเจริญเติบโตของประสาทเพื่อให้ขั้วบวกโลหะ Li สามารถนำมารีไซเคิลได้มากกว่า 1,000 ครั้งโดยไม่เกิดไฟฟ้าลัดวงจรในขณะที่การปรากฏตัวของการเคลือบกราฟีนหลี่ขั้วบวกโลหะยังสามารถปรับปรุง เสถียรภาพของโครงสร้างของหนังพื้นผิว SEI ประสิทธิภาพ Coulombic ของเซลล์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและปรับปรุงอัตราส่วนการเก็บรักษาความจุของวงจรในระยะยาวของแบตเตอรี่. ที่สำคัญที่สุดคือกระบวนการนี้มีศักยภาพสำหรับการใช้งานขนาดใหญ่กระบวนการทับถม graphene อาจใช้วิธีการฉีดพ่น จึงยิ่งเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตทำให้เทคโนโลยีมูลค่าในทางปฏิบัติมาก
