鋰金屬電池，包括鋰硫電池和鋰氧電池，都有著比鋰離子電池更高的理論能量密度。然而，作為理想的負(fù)極材料，鋰金屬的筆直使用卻面對(duì)著許多挑戰(zhàn)，特別是鋰枝晶的形成與生長(zhǎng)。另外，保形電子器件范疇要求具有高能量密度的可彎曲的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，我們希望鋰金屬電池滿(mǎn)足這樣的要求。但在彎曲使用條件下，由于彎曲引起的局部塑性變形和鋰細(xì)絲的粉碎，會(huì)使得枝晶的生長(zhǎng)進(jìn)一步加劇。要怎么樣設(shè)計(jì)并制備出一種可彎曲金屬鋰負(fù)極成為了一大挑戰(zhàn)。

【成果展示】

近日，天津大學(xué)羅加嚴(yán)教授課題組在Adv.Mater發(fā)表了題為“bending-TolerantAnodesforLithium-Metalbatteries”的研究論文，提出通過(guò)將鋰結(jié)合到可彎曲的支架材料（如還原氧化石墨烯薄膜）中制備出了耐彎曲的鋰金屬負(fù)極。在復(fù)合材料中，彎曲應(yīng)力很大程度上可通過(guò)支架材料分散掉。支架材料新增了平均鍍鋰的有效表面積，減少了鋰電極在循環(huán)過(guò)程中的體積變化，從而使得彎曲條件下的循環(huán)性能得到了顯著改善。使用耐彎曲的r-GO/Li金屬電極，實(shí)現(xiàn)了可彎曲的高循環(huán)穩(wěn)定性鋰硫電池和鋰氧電池。不僅如此，文中還展示了一個(gè)能穩(wěn)定輸出的可彎曲的集成太陽(yáng)能電池—電池系統(tǒng)和高電壓串聯(lián)可彎曲電池包。可以預(yù)想，這種耐彎曲陽(yáng)極進(jìn)一步和電解質(zhì)以及正極相連接將能開(kāi)發(fā)出新的可彎曲能源系統(tǒng)。

【圖文導(dǎo)讀】

圖1彎曲加劇鋰金屬負(fù)極的枝晶生長(zhǎng)

過(guò)針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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（a）示意圖顯示鋰金屬箔的彎曲會(huì)導(dǎo)致折痕/裂紋的形成。這些折痕/裂紋周?chē)碾妶?chǎng)強(qiáng)于平坦的區(qū)域，導(dǎo)致電鍍過(guò)程中彎曲的鋰上萌生嚴(yán)重的不規(guī)矩的枝晶生長(zhǎng)。

（b）在鋰金屬電鍍過(guò)程中樹(shù)突的形成。彎曲松散的鋰層會(huì)粉碎鋰細(xì)絲，導(dǎo)致鋰的部分損失。同時(shí)，彎曲會(huì)形成新的折痕/裂紋并加速新的枝晶生長(zhǎng)。

（c）經(jīng)過(guò)不同過(guò)程的鋰金屬表面SEM圖像。不同的過(guò)程分別是初始階段、循環(huán)后、循環(huán)再?gòu)澢?、彎曲后、彎曲再循環(huán)后以及彎曲條件下的循環(huán)后。所測(cè)的是使用1MLiTFSI-TEGDME作為電解質(zhì)的對(duì)稱(chēng)鋰金屬紐扣電池。圖像聲明了彎曲會(huì)加劇枝晶的生長(zhǎng)。

圖2使用r-GO做支撐材料的耐彎曲鋰金屬負(fù)極

（a）支架的有效表面積新增使得鍍的鋰更加平均。

無(wú)人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱(chēng)電壓：28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

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（b）復(fù)合材料中的彎曲應(yīng)力能通過(guò)可彎曲的支架材料極大地被分散掉。即使會(huì)萌生微小的折痕/裂紋，它們也不易擴(kuò)散，因?yàn)橄旅娴闹Ъ懿牧媳Ｗo(hù)著剩余的鋰。

（c,d）電極分別為純鋰和r-GO/Li復(fù)合材料，電解質(zhì)為1MLiTFSI-DME/DOL的對(duì)稱(chēng)鋰金屬紐扣電池在無(wú)彎曲和彎曲條件下的電鍍/剝離電壓圖。

(e,f)電極分別為純鋰和r-GO/Li復(fù)合材料，電解質(zhì)為1MLiTFSI-TEGDME的對(duì)稱(chēng)鋰金屬紐扣電池在無(wú)彎曲和彎曲條件下的電鍍/剝離電壓圖。

（g）使用r-GO/Li復(fù)合材料作電極，經(jīng)過(guò)不同過(guò)程后鋰表面的SEM圖像。不同的過(guò)程分別是初始階段、循環(huán)后、循環(huán)再?gòu)澢蟆澢?、彎曲再循環(huán)后以及彎曲條件下的循環(huán)后。所測(cè)的是使用1MLiTFSI-TEGDME電解質(zhì)的對(duì)稱(chēng)鋰金屬紐扣電池。圖像聲明了r-GO/Li電極表面更加平均，在不同探測(cè)條件下都沒(méi)有分明的突起。