哈尔滨工业大学Yejun Qiu课题组--用于轻质高能量锂离子电池的石墨烯修饰聚合物柔性材料

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为了彻底改变未来的电子和电动汽车，需要高能量密度的轻质电池，因此，一种能够携带高能量的轻质柔性材料是当前的需要。在此，本文使用激光诱导的石墨烯泡沫(LIGF)，生长在聚酰亚胺上，直接作为锂离子电池的自无粘结阳极材料。最终生长在聚酰亚胺一侧的LIGF上的电子迁移使其可以直接作为器件注入，为了证明这个概念，将使用了一个折叠的LIGF样品作为阳极。由于石墨化的改善，在400℃退火时，生长的LIGF的初始面积容量从203 μAhcm^-2增加至280 μAhcm^-2。在0.1 mA cm^-1的电流密度下，100次循环后仍保持稳定的倍率性能，平均库仑效率为99%。电化学阻抗谱结果表明，样品退火后起其电导率随之增加，有利于在非导电聚合物一侧上实现更快的电子流动。本研究为未来基于LIGF的轻量锂离子电池的发展铺平了道路，同时也使可穿戴的柔性高能量密度存储设备成为可能。

Fig. 1. (a)LIGF生长示意图，(b)LIGF的泡沫像形态，(C)直到450℃，聚酰亚胺稳定。

Fig. 2. (a)聚酰亚胺剖面图，(b)聚酰亚胺上生长LIGF，(c)LIGF横截面的元素映射，(d)LIGF的表面出现的沟和脊。

Fig. 3. (a)LIGF的拉曼图，(b)LIGF的XPS图，(c)LIGF的比表面积和孔径分布(插图)，(d)LIGF的XRD图。

Fig. 4. (a)生长LIGF的混合纳米片和纳米棒。生长 LIGF上的单个(b)薄片和(c)棒。(d)退火后的LIGF上混合纳米片和纳米棒。退火后单个(e)薄片和(e)棒。

Fig. 5. (a)在聚酰亚胺上的LIG，以及纽扣电池的组装。(b)LIGF为阳极，扫描速率为2 mVs^-1时LIB的CV曲线。(c)生长的LIGF和退火后的LIGF在100 μAcm^-2下循环100次的性能和对应的库仑效率。(d)在C1，C2，C3，C4和C5处生长的LIGF和退火样品的倍率性能。(e)首次循环后，生长和退火的LIGF的Nyquist图。
相关研究成果于2019年由哈尔滨工业大学Yejun Qiu课题组，发表在Applied Materials Today (https://doi.org/10.1016/j.apmt.2019.08.003 )上。原文：Graphene decorated polymeric flexible materials for lightweight high areal energy lithium-ion batteries



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