蓋世汽車訊 據外媒報道，廈門大學的研究團隊開發了一種新策略，可用于制造無枝晶鋰金屬電池，其基礎是利用預隧穿石墨層在石墨中形成夾層和層內原子通道。所獲得的原子通道，能夠支持鋰快速自由地擴散，并具有增強動力學特性。

（圖片來源：greencarcongress）

以鋰作為儲能系統中的負極材料，具有諸多優勢，例如理論容量極高，達到3860 mA h g-1。然而，因鋰枝晶生長引起安全問題，其實際應用受到阻礙。鋰在電極/電解質界面的不均勻和不可控聚集，會引起不良枝晶生長。由于不理想的電化學性能和嚴重的安全問題，其進一步應用受到影響。因為鋰在負極表面擴散遠快于整體擴散，所以調節鋰在負極表面的擴散/沉積，被認為是誘導鋰均勻沉積的主流方法。

以前的工作主要集中于構建具有三維開放結構的碳骨架和/或加入引導粒子，如Au、Ag金屬納米顆粒和Co、Ni單原子。在表面沉積之前，Li+必須克服很大的能壘才能插入石墨層。這會導致層膨脹，并且這些離子整體上被限制在典型的C6LiC6形態中，從而影響其擴散性。因此，很少有人認為塊狀石墨可以攜帶致密而快速的鋰離子流，多層鋰通過石墨層擴散的潛力未得到充分利用。

研究人員通過密度泛函理論（DFT）計算和原位透射電子顯微鏡（TEM），開創性證明了在兩層石墨烯之間存在多層致密鋰的可行性，遠遠超過典型的C6LiC6結構。然而，雙層石墨片的插入和擴散性能，無法等同于其從中剝離出來的塊狀碳。此外，非擴展性材料制備，使其在高性能LMBs中的實際應用還遠遠不夠。 受這項工作的啟發，通過預隧穿石墨層，可以構建通過塊狀碳擴散鋰的新路徑。借助于所得到的原子通道，能夠實現超密度鋰自由快速地擴散，大大提高了動力學和安全性。

在這項研究中，研究人員采用分子隧道策略，構建了一種具有豐富原子通道的體擴散鋰導體（BDLC），用于超密度鋰輸送。通過預隧穿石墨層（層間距約為7 ?），同時引入空位和親鋰位點，從而建立鋰離子擴散的夾層和層內通道。與傳統的表面擴散/沉積機制不同，這種原子通道可以有效緩解由非均勻表面沉積引起的枝晶問題，實現快速的體擴散。

將新型負極材料與高載荷LiFePO 4（LFP）正極配對，可實現3.9 mAh cm -2的高面容量，并可在370次循環中100%保持容量。

研究人員表示，體擴散策略提供了不同于傳統表面擴散的新視角，并將拓展對超密度鋰擴散的認識，也重新定義了抑制鋰枝晶的研究。

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