p Recentemente, Pesquisadores da Universidade de Tsinghua propuseram uma matriz de grafeno dopada com nitrogênio com grupos funcionais litiofílicos densa e uniformemente distribuídos para ânodos de metal de lítio livres de dendrito, aparecendo no jornal Angewandte Chemie International Edition . p Uma vez que o metal de lítio possui uma capacidade específica teórica ultra-alta (3860 mAh g-1) e o potencial eletroquímico negativo mais baixo (-3,040 V vs. o eletrodo de hidrogênio padrão), O metal de lítio tem sido considerado o material de eletrodo mais promissor para baterias de alta densidade de próxima geração. Contudo, a aplicação de baterias de metal de lítio ainda não está à vista. "O crescimento de dendrito de lítio tem impedido o desenvolvimento de ânodos de metal de lítio, "disse o Dr. Qiang Zhang, o autor correspondente, um professor do Departamento de Engenharia Química, Universidade de Tsinghua. "Os dendritos de lítio que se formam durante os ciclos repetidos de revestimento e remoção de lítio não podem apenas induzir muitos 'Li morto' com perda de capacidade irreversível, mas também causam curtos-circuitos internos nas baterias e outros problemas perigosos. "

p "Descobrimos que um material litiofílico com boa afinidade de lítio metálico pode guiar a nucleação do metal de lítio. Portanto, projetar uma matriz de revestimento de lítio com uma grande área de superfície e superfície litiofílica faz sentido para um ânodo de metal de lítio seguro e eficiente, "disse Xiao-Ru Chen, um estudante de graduação na Universidade de Tsinghua. "Então, empregamos uma matriz de grafeno dopada com nitrogênio com grupos funcionais contendo nitrogênio distribuído densa e uniformemente para guiar a nucleação e o crescimento do metal de lítio."

p "Os grupos funcionais contendo nitrogênio são sítios litiofílicos, confirmado por nossos resultados de cálculo experimental e DFT. Lata de metal de lítio com nucleação uniforme durante o processo de carregamento, seguido por crescimento em morfologia livre de dendritos. Enquanto no ânodo à base de folha de Cu normal, os locais de nucleação estão espalhados, que pode causar o crescimento de dendrito de lítio mais facilmente, "disse Xiang Chen, um Ph.D. estudante da Universidade Tsinghua.

p Com os grupos funcionais contendo nitrogênio litiofílico, a matriz de grafeno dopada com N pode regular o processo de nucleação da eletrodeposição de lítio. Como resultado, Obtiveram-se depósitos de metal de lítio sem dendrito. Adicionalmente, esta matriz mostra um desempenho eletroquímico impressionante. A eficiência Coulombic do eletrodo à base de grafeno dopado com N a uma densidade de corrente de 1,0 mA cm-2 e uma capacidade de ciclo de 1,0 mAh cm-2 pode chegar a 98 por cento por quase 200 ciclos.

p "Propusemos uma nova estratégia baseada na nucleação guiada por sítio litiofílica para resolver o difícil desafio dos dendritos nesta publicação, "disse Qiang." Mais pesquisas são necessárias para investigar e controlar a nucleação de lítio em baterias de metal de lítio. Acreditamos que a aplicação prática dos ânodos de metal de lítio pode ser finalmente realizada. "O controle do processo de nucleação do revestimento de lítio com uma matriz litiofílica lançou uma nova luz sobre todas as baterias à base de metal de lítio, como Li-S, Li-O2 e futuras baterias de íon-lítio.