美国斯坦福大学崔屹教授课题组--超薄锂金属-氧化石墨烯宿主箔用于厚度可控的锂电池

基于相对较薄（≤20μm）和自支撑的锂金属负极不仅能够实现高能量密度电池，同时能够实现负极的精确预锂化。但现有的锂箔太厚（通常为50~750 μm），或者机械应力不够，难以满足实际应用的需求。鉴于此，作者开发了一种简单和可扩展的方法，利用熔融锂注入的氧化石墨烯宿主的方式制备出超薄(0.5~20 μm)，自支撑和机械性能优异的锂金属负极。与传统的纯锂金属箔相比，0.1~3.7 mAm cm^-2的低面容量打破了商业化锂箔厚度和容量的限制，同时该复合锂箔的机械强度也大大提高了。本文制备的锂箔可以将石墨（93%)和硅(79.4%）负极的初始库仑效率提高到100%左右，而不会产生过多的锂残留物，并使锂离子全电池的容量提高8%。基于这种薄的锂金属复合电极，可以实现高度可逆的锂沉积/剥离，并防止负极快速断裂，从而将锂金属全电池的循环寿命延长9倍。

Fig. 1微米级薄宿主和锂金属膜的设计与制备。

Fig. 2 Li@eGF超薄薄膜的表征。

Fig. 3 超薄Li@eGF薄膜可实现精确的预锂化和理想的石墨负极ICE。

Fig. 4 Li@eGF超薄薄膜改善了硅负极的初始ICE和循环稳定性。

Fig. 5 超薄Li@eGF薄膜提高了锂||LFP全电池的稳定性。

相关研究成果于2021年由美国斯坦福大学崔屹教授课题组，发表在Nature Energy（https://doi.org/10.1038/s41560-021-00833-6）上。原文：Free-standing ultrathin lithium metal–graphene oxide host foils with controllable thickness for lithium batteries。