不均匀Li沉积、不稳定的固体电解质界面相(SEI)以及循环过程中近乎无穷大的相对体积变化是Li金属电池实际应用的三大障碍。
在此，上海科技大学陈刚团队引入了一种可压缩和弹性的还原氧化石墨烯海绵(rGO-S)，以同时抑制Li枝晶生长并适应体积变化。通过压缩和膨胀rGO-S负极来限制体积变化，有效地释放了循环过程中Li沉积引起的应力。
本文中采用rGO-S的半电池具有高且稳定的库仑效率，且Li@rGO-S对称电池表现出卓越的循环稳定性超过1200次，过电位低。当与LiFePO4 (LFP)配对时，Li@rGO-S||LFP全电池具有较高的比容量(150.3 mAh g-1, 1C)，优异的倍率性能和良好的容量保持率。
图1. 可压缩弹性基底对Li枝晶的消除以及rGO和rGO-s薄膜的表征
总之，该工作构建了一种可压缩的弹性rGO-S电极。rGO-S电极可以适应体积变化、释放锂沉积过程中产生的应力，并在锂剥离后回弹。与Li@rGO负极相比，在Li@rGO-S负极上形成的SEI由更多的无机组分和更少的有机组分组成。因此，与Li@Cu和Li@rGO负极相比，rGO-S负极具有更高的CE(在1 mA h cm -2和1 mA cm -2下循环300次为98.4%)和更长的循环寿命。Li@rGO-S对称电池表现出18和31 mV的低过电位，在1和3 mA cm−2时分别保持1000和800 h的稳定循环。
当与LFP正极配对时，Li@rGOS||LFP全电池在1C时的比容量为150.3 mAh g -1，并在300次循环后保持90%的容量。此外，该电极还具有出色的倍率性能，在5C时具有100 mAh g-1的高容量。因此，该项研究为同时消除锂枝晶生长、稳定SEI和适应体积变化提供了一种有效的策略。
Compressible and Elastic Reduced Graphene Oxide Sponge for Stable and Dendrite-Free Lithium Metal Anodes, Nano Letters 2024 DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c03973
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