上海科技大学物质科学与技术学院系统材料学刘巍

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上海科技大学物质学院刘巍课题组针对这一问题，提出了利用垂直结构的石墨烯组装阵列（graphene arrays）构建具有层次结构的金属锂载体的策略。该工作结合了第一作者董雷在石墨烯组装上的研究基础，将金属锂负载在由垂直石墨烯阵列形成的二维孔道中，并在金属锂表面构建一层由石墨烯阵列形成的致密防护层。当电池充放电时，锂离子可以在二维垂直通道中快速扩散，从而提高电池倍率性能。同时，这些二维限域空间很大程度上促进锂离子在金属锂表面均匀沉积，抑制了锂枝晶的产生。另外，由石墨烯阵列构成的致密防护层与通常的石墨烯膜不同，其具有大量自上而下的锂离子传输通道，保证了电化学反应高效进行。更为重要的是，这层致密的石墨烯防护层具有天然的疏水和阻隔空气能力，从而赋予金属锂负极很好的安全性。

该研究克服了传统意义上金属锂极易与空气和水反应的缺点，并且保持了金属锂自身的电化学活性。研究者相信，此项研究将很大程度上推动为锂金属负极的安全应用，并为高效锂金属负极的安全设计提供新的思路。相关论文在线发表在Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201908494)上。