石墨烯包覆锂合金 完美替代锂金属负极

传统锂离子电池(以石墨作负极，理论容量370mAh/g)已不能满足电池对能量密度的需求。而锂金属负极由于在使用过程中的锂枝晶、体积膨胀、高反应活性等问题，始终不能工业化。在这样的背景下，锂合金或许是不错的选择。

近日，斯坦福大学研究人员首先将制备的锂合金(LixM)纳米颗粒包覆于具有优异疏水性能、低气体渗透性能的石墨烯(<10层)材料之中，随后将锂合金/石墨烯负极材料分别应用于以LiFePO4、V2O5、S为正极材料的锂电池中，并以锂金属负极、石墨烯负极做为参照实验，高电流密度充放电使用情况下，测试了电池的电化学性能，并对负极材料进行了SEM、TEM、XPS、柔韧性和强度、疏水性表征。

结果表明：锂合金/石墨烯作为负极的电池，高电流密度下充放电循环400次后，电池依然能够保持初始容量的98%。

这主要是因为LixM合金材料能够有效应对嵌锂-脱锂过程所带来的体积膨胀变化；而且包覆的石墨烯材料具有较好的疏水性能、较低的气体渗透性能，提高了负极的稳定性(防止与空气、水、电解液的反应)；此外对锂硫电池而言，包覆的石墨烯材料抑制了多硫化合物与负极的反应，降低了正极硫活性物质的损耗，得以保持电池的容量。