在暂时得到宽广贸易化运用的锂离子电池中，石墨收获于其高功能和省钱成本而成为了锂离子电池的通用负极材料。但是，石墨层间化合物的容量较低（LiC6，mAhg-1），难以知足电动车、手机等电子设施日趋增加的储能须要。

在近几年，金属锂收获于其极高的理论容量（mAhg-1）和最低的氧化复原准则电极电势而成为了下一代二次电池的研讨热门。指日，美国斯坦福大学的崔屹课题组提议了一种用于高容量锂电池的新式石墨金属锂搀和负极，它经过石墨层间化合物和金属锂的两重搀和储锂机制，大幅提升了库伦效率，获患了不变的轮回功能。

图1.不同石墨负极堆积金属锂示用意。（A）一般二维石墨和（B）人工石墨颗粒嵌锂先后示用意。（C）一般二维石墨和（D）人工石墨颗粒及其截面（E）的扫描电子显微镜相片。

当在石墨负极中以石墨层间化合物的形势堆积超出mAhg-1的容量后，锂发端以金属锂的形势堆积。关于一般二维石墨片，金属锂会在石墨片边际堆积，易产生锂枝晶（图1A）；而崔屹课题组采纳的人工石墨颗粒具备大批边际结洽商冗余空间，堆积金属锂时更优先在人工石墨颗粒内部堆积，淘汰了外部成长枝晶的大概（图1B）。如此不但能够制服石墨负极超量堆积金属锂时的枝晶成长，还淘汰了金属锂与电解液反响产生固体电解质界面膜。在操纵必要堆积量之下，如此的石墨层间化合物和金属锂两重储锂的人工石墨颗粒能够带来无枝晶平安的堆积描写和较高的电化学功能。

图2.人工石墨颗粒负极（MAG）的库伦效率

研讨人员用库伦效率较量了人工石墨颗粒和一般二维石墨片的电化学功能。当储锂容量是石墨层间化合物理论容量的2倍时（mAhg-1），人工石墨颗粒的库伦效率能够不变在98.4%，并维持不变轮回80圈；而一般二维石墨片的库伦效率较低，在第50圈时仅约92%（图2）。别的，在极化弧线等方面人工石墨颗粒也呈现出了更杰出的功能。

这篇论文中，研讨者们提议的人工石墨颗粒金属锂搀和负极组织能够灵验地防止锂枝晶产生并不变地堆积金属锂。如此的石墨层间化合物与金属锂配合存在并表现影响的储锂形势，提升了石墨做为金属锂负极的储锂容量，同时也获患了更高更不变的库伦效率。这一成就为下一代锂离子电池和金属锂二次电池的研讨开垦了新的电极打算思绪。

该成就近期以“Graphite-EncapsulatedLi-MetalHybridAnodesforHigh-CapacityLiBatteries”为题颁发于Cell出书社旗下的新期刊Chem第1卷第2期。点击文末“赏玩原文”观察。

Y.Sun,G.Zheng,ZhiW.Seh,N.Liu,S.Wang,J.Sun,HyeR.Lee,Y.Cui,Chem,1,-.

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