李玉良院士/李国兴Angew：自膨胀锂离子传输通道实现锂电池的6C快充

负极材料中缓慢的锂离子输运动力学引发了巨大的电压极化和严重的锂金属电镀，极大地限制了快速充电锂离子电池的循环寿命和能量密度。

在此，中科院化学所李玉良院士及山东大学李国兴教授等人提出了一种自膨胀锂离子传输通道的新思路，以构建快速充电负极并实现高性能的快速充电锂离子电池。

在循环过程中通过与锂离子的相互作用驱动负极中不同键长化学键的自可逆转换，从而实现自扩展锂离子输运通道，降低锂离子传输的能垒并允许快速的锂离子固态扩散，因此有效地消除了严重的电压极化和锂金属镀层。作者通过石墨二炔（GDY）表面化学键自可逆转化进行了概念验证，GDY是通过乙炔交叉偶联反应制备的，使用六乙炔苯（HEB）作为前体。

图1. 自膨胀离子传输通道的概念和GDY的结构表征

结果显示，上述特性有效地减少了严重的电压极化并防止了快速充电条件下的锂金属镀层。加上适当的平均工作电压（0.6 V）和优异的结构稳定性，与其他负极（石墨、LTO、Li₃VO₄等）相比，GDY负极具有高容量、长循环寿命和优异的容量保持率。在极快充电条件下（6 C倍率，1 C = 744 mA g^-1），其具有高容量（342 mAh g^-1）和超长寿命（22000次循环）的卓越性能。

此外，GDY||NCM622全电池也具有非常稳定的循环性能，在3C和6C倍率的快充条件下500 次循环后容量保持率分别为93%和83%。这些结果为设计具有自调节离子传输通道和显著增强离子固态扩散动力学的新型快速充电负极材料提供了参考。

图2. GDY负极的快速充电性能

Self-Expanding Ion-Transport Channels on Anodes for Fast-Charging Lithium-Ion Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2021. DOI: 10.1002/anie.202113313

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李玉良院士/李国兴Angew：自膨胀锂离子传输通道实现锂电池的6C快充

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