电子科技大学和德克萨斯大学奥斯汀分校--亲硫的3D VN@N-rGO作为无枝晶和超稳定锂金属电池的多功能中间层

有效地抑制枝晶生长、增加锂基高能量/功率密度电池的安全性和寿命，仍然是一个巨大的挑战。为了解决这些问题，本文设计并制作了一种亲锂电池VN@N-rGO作为商业聚丙烯（PP）分离器上的多功能层，由一层薄的N-rGO纳米片包裹VN纳米球构成，具有均匀的孔分布、较高的锂离子电导率、优异的电解质润湿性、附加的锂离子扩散路径、较高的机械强度和可靠的热稳定性，有利于调节锂离子的界面通量，从而在锂金属电极和硬改性隔板上形成稳定均匀的电流密度分布，防止枝晶穿透。此外，也有效地抑制了锂枝晶的生长，提高了锂金属电池的循环稳定性。另外，即使在10 mA cm^-2的高电流密度和截面积容量为5 mAh cm^-2下，使用了VN@N-rGO/PP隔膜的锂电池，即使在2500小时以上仍能很好地工作，表现出超高的循环稳定性。本文提出了一种适合于无枝晶超稳锂基电池的三维多孔多功能中间层的合理设计思想和制造策略。

图1 VN@N-rGO多功能层的合成与表征。

图2. VN@N-rGO多功能层的表征和接触角。VN@N-rGO多功能层的（a）V2p，（b）N1s和（c）C1s光谱。（d）原始PP、（e）VN/PP分离器、（f）N-rGO/PP和（g）VN@N-rGO/PP的接触角，使用静态电解质液滴分离器。

图3. N-rGO、VN和VN@N-rGO改性的隔膜，和纯聚丙烯隔膜的电化学性能。

相关研究成果于2021年由电子科技大学的Yuanfu Chen和Bo Yu课题组和德克萨斯大学奥斯汀分校的Jiarui He课题组共同发表在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。