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Reduced-Graphene-Oxide-Guided Directional Growth of Planar Lithium Layers.
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2019-12-23 , DOI: 10.1002/adma.201907079 Nan Li 1 , Kun Zhang 1 , Keyu Xie 1 , Wenfei Wei 1 , Yong Gao 1 , Maohui Bai 1 , Yuliang Gao 1 , Qian Hou 1 , Chao Shen 1 , Zhenhai Xia 2 , Bingqing Wei 3
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2019-12-23 , DOI: 10.1002/adma.201907079 Nan Li 1 , Kun Zhang 1 , Keyu Xie 1 , Wenfei Wei 1 , Yong Gao 1 , Maohui Bai 1 , Yuliang Gao 1 , Qian Hou 1 , Chao Shen 1 , Zhenhai Xia 2 , Bingqing Wei 3
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Rechargeable lithium (Li) metal batteries hold great promise for revolutionizing current energy-storage technologies. However, the uncontrollable growth of lithium dendrites impedes the service of Li anodes in high energy and safety batteries. There are numerous studies on Li anodes, yet little attention has been paid to the intrinsic electrocrystallization characteristics of Li metal and their underlying mechanisms. Herein, a guided growth of planar Li layers, instead of random Li dendrites, is achieved on self-assembled reduced graphene oxide (rGO). In situ optical observation is performed to monitor the morphology evolution of such a planar Li layer. Moreover, the underlying mechanism during electrodeposition/stripping is revealed using ab initio molecular dynamics simulations. The combined experiment and simulation results show that when Li atoms are deposited on rGO, each layer of Li atoms grows along (110) crystallographic plane of the Li crystals because of the fine in-plane lattice matching between Li and the rGO substrate, resulting in planar Li deposition. With this specific topographic characteristic, a highly flexible lithium-sulfur (Li-S) full cell with rGO-guided planar Li layers as the anode exhibits stable cycling performance and high specific energy and power densities. This work enriches the fundamental understanding of Li electrocrystallization without dendrites and provides guidance for practical applications.
中文翻译：
减少的石墨烯氧化物引导的平面锂层定向生长。
可充电锂（Li）金属电池对革新当前的储能技术具有广阔的前景。然而，锂树枝状晶体的不可控制的生长阻碍了锂阳极在高能和安全电池中的服务。关于锂阳极的研究很多，但很少关注锂金属的固有电结晶特性及其潜在机理。在本文中，在自组装的还原氧化石墨烯（rGO）上实现了平面Li层而不是无规Li树枝状晶体的引导生长。进行原位光学观察以监测这种平面Li层的形态演变。此外，使用从头算分子动力学模拟揭示了电沉积/剥离过程中的潜在机理。组合实验和模拟结果表明，当Li原子沉积在rGO上时，由于Li和rGO衬底之间的精细面内晶格匹配，所以Li原子的每一层都沿着Li晶体的（110）晶面生长。平面锂沉积。具有这种特殊的形貌特征，以rGO引导的平面Li层作为阳极的高柔性锂硫（Li-S）全电池具有稳定的循环性能以及高的比能量和功率密度。这项工作丰富了对锂电结晶无树突的基本理解，并为实际应用提供了指导。导致平面Li沉积。具有这种特殊的形貌特征，以rGO引导的平面Li层作为阳极的高柔性锂硫（Li-S）全电池具有稳定的循环性能以及高的比能量和功率密度。这项工作丰富了对锂电结晶无树突的基本理解，并为实际应用提供了指导。导致平面Li沉积。具有这种特殊的形貌特征，以rGO引导的平面Li层作为阳极的高柔性锂硫（Li-S）全电池具有稳定的循环性能以及高的比能量和功率密度。这项工作丰富了对锂电结晶无树突的基本理解，并为实际应用提供了指导。
更新日期：2020-02-18
中文翻译：
减少的石墨烯氧化物引导的平面锂层定向生长。
可充电锂（Li）金属电池对革新当前的储能技术具有广阔的前景。然而，锂树枝状晶体的不可控制的生长阻碍了锂阳极在高能和安全电池中的服务。关于锂阳极的研究很多，但很少关注锂金属的固有电结晶特性及其潜在机理。在本文中，在自组装的还原氧化石墨烯（rGO）上实现了平面Li层而不是无规Li树枝状晶体的引导生长。进行原位光学观察以监测这种平面Li层的形态演变。此外，使用从头算分子动力学模拟揭示了电沉积/剥离过程中的潜在机理。组合实验和模拟结果表明，当Li原子沉积在rGO上时，由于Li和rGO衬底之间的精细面内晶格匹配，所以Li原子的每一层都沿着Li晶体的（110）晶面生长。平面锂沉积。具有这种特殊的形貌特征，以rGO引导的平面Li层作为阳极的高柔性锂硫（Li-S）全电池具有稳定的循环性能以及高的比能量和功率密度。这项工作丰富了对锂电结晶无树突的基本理解，并为实际应用提供了指导。导致平面Li沉积。具有这种特殊的形貌特征，以rGO引导的平面Li层作为阳极的高柔性锂硫（Li-S）全电池具有稳定的循环性能以及高的比能量和功率密度。这项工作丰富了对锂电结晶无树突的基本理解，并为实际应用提供了指导。导致平面Li沉积。具有这种特殊的形貌特征，以rGO引导的平面Li层作为阳极的高柔性锂硫（Li-S）全电池具有稳定的循环性能以及高的比能量和功率密度。这项工作丰富了对锂电结晶无树突的基本理解，并为实际应用提供了指导。
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