近期，赵勇课题组在无阳极锂金属电池领域取得新进展，相关成果以“Preparation of Ultrathin Graphene Film via Capillary Liquid Bridge for Uniform Lithium Nucleation in Anode Free Lithium Metal Battery”为题，以全文形式在国际学术期刊《Energy Storage Mater.》（2022, DOI: 10.1016/j.ensm.2022.08.020, 影响因子=20.831）上发表。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829722004494
无阳极锂金属电池（AFLMB）在电池制造过程中不使用额外的锂金属材料，在提高电池能量密度的同时可以有效提升电池制备和运行过程中的安全性。然而，电池充放电过程中存在着有限锂源快速消耗的缺点，导致电池循环稳定性较差，制约了其进一步发展和应用。在本研究中，我们发展了一种“毛细管阵列液桥”的新策略，通过控制液桥的溶液中毛细作用力(Fcap)、马朗戈尼流动作用力(Ma)和基底粘附力(Fadh)等对溶液中氧化石墨烯纳米片的影响，实现了氧化石墨烯片在铜基底上高取向组装及均匀沉积，从而获得了铜表面上大面积、均匀的氧化石墨烯薄膜（平方米大小、十纳米精度厚度）。将上述薄膜热处理得到石墨烯修饰的铜集流体，并将其应用为锂金属电池的负极集流体，其能够显著降低锂成核过电势并促进锂均匀致密沉积过程，从而抑制锂枝晶及副反应。结果表明，以石墨烯修饰铜集流体为无锂负极，与LiFePO4正极材料组织得到无锂金属电池(AFLFP)，其在正极负载量3 mg cm-2和电流密度1 C下，电池的首周库伦效率达到88%，循环100周的平均库伦效率为99.1%。该项工作不仅为发展高性能AFLFP电池提供了技术途径，而且为构建超薄均匀的膜材料提供了新的技术手段。（Energy Storage Mater. 2022, DOI: 10.1016/j.ensm.2022.08.020）
图（a）毛细管阵列液桥法制备氧化石墨烯（GO）薄膜示意图；（b）刷膜速度对石墨烯薄膜厚度与均匀性的调控；（c）石墨烯薄膜修饰铜集流体促进锂均匀沉积的可能机制。
特种功能材料实验室硕士生候志超为论文第一作者。本工作得到了中组部、国家自然科学基金委、河南省科技厅、河南省教育厅和河南大学的大力支持。
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