在下一代高能量密度電池中，金屬鋰被認(rèn)為是理想的負(fù)極可是，為了充分發(fā)揮其潛力，它仍然必須克服某些挑戰(zhàn)據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，該研究小組討論了鋰的沉積行為，并圍繞硬碳體制定了策略，可以成功解決目前在鋰金屬陽極開發(fā)中面臨的一些問題

電子科技大學(xué)王立平教授說:這種策略可以合理設(shè)計(jì)主體和電解液，從而解決體積變化和枝晶問題，為制造鋰金屬負(fù)極提供了更廣闊的前景。

鋰因其超高的理論容量，極低的電極電位和低密度而被視為下一代電池的有前途的陰極可是，鋰金屬受到不可控的鋰枝晶生長(zhǎng)，副反應(yīng)和相對(duì)無限的體積變化的影響這些問題會(huì)降低電池的效率，縮短電池的循環(huán)壽命，甚至導(dǎo)致短路等安全隱患

長(zhǎng)期以來，研究人員一直在探索不同的方法來緩解枝晶生長(zhǎng)和體積膨脹，如構(gòu)建三維鋰復(fù)合陽極，優(yōu)化電解質(zhì)組成，應(yīng)用人工界面膜和固體電解質(zhì)等在解決體積膨脹和枝晶生長(zhǎng)問題時(shí)，三維體是最有前途的方法在鋰金屬負(fù)極中，碳基材料是理想的候選材料，因?yàn)樗鼈冎亓枯p，導(dǎo)電率高，具有多孔結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定的電化學(xué)/化學(xué)性能的多重優(yōu)點(diǎn)但王教授說:即使碳基基質(zhì)有很多優(yōu)點(diǎn)，也不能完全解決體積膨脹和枝晶生長(zhǎng)的問題

最近，研究人員探索了用親鋰物質(zhì)修飾碳材料，并開發(fā)了合適的電解質(zhì)作為改善三維主體材料性能的有效方法王教授說:可是，鋰的沉積行為及其內(nèi)在機(jī)制尚未得到系統(tǒng)分析

為了更好地理解結(jié)構(gòu)—行為關(guān)系，發(fā)現(xiàn)鋰沉積行為及其內(nèi)在機(jī)理，為開發(fā)高性能碳基主體電極指明方向，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了深入研究研究人員使用光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡系統(tǒng)地研究了不同表面修飾和電解質(zhì)下碳?xì)浠衔镫姌O的鋰沉積行為研究人員發(fā)現(xiàn)，鋰不會(huì)自發(fā)沉積到碳孔中這很大程度上取決于碳表面，電流密度，面積容量和電解質(zhì)

因此，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種含銀親脂性改性的商用硬碳作為穩(wěn)定劑發(fā)現(xiàn)親鋰位的引入可以引導(dǎo)枝晶適應(yīng)生長(zhǎng)，抑制體積膨脹此外，研究人員發(fā)現(xiàn)，局部高濃度電解質(zhì)被證明與鋰的相容性更好，可以優(yōu)化鋰的沉積形貌，防止其形成枝晶因此，在循環(huán)過程中，位于局部高濃度電解液中的銀/烴電極實(shí)現(xiàn)了均勻且無枝晶的鋰沉積形貌，并表現(xiàn)出良好的長(zhǎng)期循環(huán)效率

研究小組得出結(jié)論，盡管多孔碳具有容納鋰的理論空間，但鋰離子不會(huì)沉積到預(yù)期的孔隙中，因?yàn)殇囋觾A向于以爆炸式增長(zhǎng)模式積累，其強(qiáng)度足以支撐碳顆粒研究人員還發(fā)現(xiàn)，碳的表面修飾可以降低成核障礙，從而部分緩解鋰沉積可是，由于這是鋰沉積在親鋰碳上之后的鋰—鋰沉積行為，因此效率不高研究小組發(fā)現(xiàn)，通過使用局部高濃度電解質(zhì)，可以更有效地實(shí)現(xiàn)無枝晶鋰沉積

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