有效地抑制枝晶生長、增加鋰基高能量/功率密度電池的安全性和壽命，仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。為了解決這些問題，本文設計并制作了一種親鋰電池VN@N-rGO作為商業(yè)聚丙烯（PP）分離器上的多功能層，由一層薄的N-rGO納米片包裹VN納米球構成，具有均勻的孔分布、較高的鋰離子電導率、優(yōu)異的電解質潤濕性、附加的鋰離子擴散路徑、較高的機械強度和可靠的熱穩(wěn)定性，有利于調節(jié)鋰離子的界面通量，從而在鋰金屬電極和硬改性隔板上形成穩(wěn)定均勻的電流密度分布，防止枝晶穿透。此外，也有效地抑制了鋰枝晶的生長，提高了鋰金屬電池的循環(huán)穩(wěn)定性。另外，即使在10 mA cm
-2的高電流密度和截面積容量為5 mAh cm
-2下，使用了VN@N-rGO/PP隔膜的鋰電池，即使在2500小時以上仍能很好地工作，表現(xiàn)出超高的循環(huán)穩(wěn)定性。本文提出了一種適合于無枝晶超穩(wěn)鋰基電池的三維多孔多功能中間層的合理設計思想和制造策略。
圖1 VN@N-rGO多功能層的合成與表征。
圖2. VN@N-rGO多功能層的表征和接觸角。VN@N-rGO多功能層的（a）V2p，（b）N1s和（c）C1s光譜。（d）原始PP、（e）VN/PP分離器、（f）N-rGO/PP和（g）VN@N-rGO/PP的接觸角，使用靜態(tài)電解質液滴分離器。
圖3. N-rGO、VN和VN@N-rGO改性的隔膜，和純聚丙烯隔膜的電化學性能。
相關研究成果于2021年由電子科技大學的Yuanfu Chen和Bo Yu課題組和德克薩斯大學奧斯汀分校的Jiarui He課題組共同發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces（doi：10.1021/acsami.1c02621）上，原文：Lithiophilic 3D VN@N-rGO as a Multifunctional Interlayer for Dendrite-Free and Ultrastable Lithium-Metal Batteries。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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