锂阳极中存在的体积膨胀和 “死锂”积累现象严重阻碍了实用袋装型锂金属电池的发展。因此，开发高可逆、长寿命的锂金属阳极在该领域具有重要的意义。这里提出了一种简便的热引发转化方法，通过加热诱导锂粉、石墨烯和聚偏二氟乙烯（PVDF）之间的局部反应，制备得锂/石墨烯复合阳极。使用简单的混合-涂覆-干燥-加热程序，可以用薄膜流延机以卷对卷的方式获得了大面积Li@G阳极。这种复合阳极中LiC6骨架的形貌和功能减轻了“死锂”积累现象。失效分析和形貌表征表明，使用这种新型锂阳极可以有效降低电池电阻和浓差极化现象。结果，严格遵循实际条件的0.55 Ah pLMB (Li@G/NCM811)，可以稳定循环140次。此外，2.6 Ah pLMB (Li@G/NCM811)可提供356 Wh kg-1(基于整个电池)的高能量密度，100次循环后高容量保持率为70%。所提出的先进锂电极的可扩展制备方法为设计和制备实用锂复合阳极带来了新进展。
 
  
Figure 1. (a) 快速热引发转化工艺：从Li/G复合材料到Li@G阳极。(b) 从Li/G 复合材料到Li@G阳极的结构演变示意图。(c) XRD图和 (d) XPS光谱。(e-i) 热转换前后的顶视和横截面SEM图像。(j) 通过FIB-SEM获得Li@G阳极的横截面SEM图像。
 
  
Figure 2. Li@G 阳极中LiC6 骨架去锂后的(a) 横截面 SEM 和 (b) FIB-SEM 图像。(c) Li@G 阳极在循环10次后的横截面FIB-SEM 图像。(d) Li@G阳极去锂后的横截面FIB-SEM图像。
 
 
Figure 3．(a，b) 在不同剥离/电镀容量下的恒电流循环性能。(c，d)对称电池的容量-电压曲线。(e，f) 使用不同电极的对称电池的电压情况。
 
 
Figure 4．(a)使用涂层干燥机卷对卷制备锂/石墨烯箔（Li/G）。(b)在充满Ar的烘箱中加热后是大面积Li/G阳极。0.55 Ah Li/NCM811袋状电池在120 kPa外部压力下的(c)放电容量、库仑效率和(d) 原位压力变化。（e）Li@G/NCM811袋状电池(设计容量为2.6 Ah)的循环性能和能量密度。(f)将这项工作中袋状电池的循环寿命、能量密度和容量与先前工作的性能进行比较。
  
       该研究工作由中科院宁波材料所Zhaoping Liu和Xufeng Zhou课题组于2021年发表在Journal of Materials Chemistry A期刊上。原文：Scalable Fabrication of Large-area Lithium/Graphene Anode towards Long-life 350 Wh kg-1 Lithium Metal Pouch Cell。

转自《石墨烯研究》公众号