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鋰(li)(li)離子(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)是用(yong)于(yu)便攜(xie)式電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)設備和電(dian)(dian)(dian)(dian)動汽(qi)車的(de)最(zui)先進(jin)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)儲(chu)能(neng)技(ji)術，然而以石墨作(zuo)為負極的(de)傳統鋰(li)(li)離子(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)比容(rong)量較(jiao)低(di)且能(neng)量密度(du)已接(jie)近極限，難以滿足(zu)人們(men)對高(gao)(gao)能(neng)量密度(du)二(er)次電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)需求。鋰(li)(li)金(jin)屬負極由于(yu)其超高(gao)(gao)的(de)理(li)論比能(neng)量被視為下一代(dai)儲(chu)能(neng)設備極具競(jing)爭力的(de)候選材料。然而，鋰(li)(li)金(jin)屬較(jiao)高(gao)(gao)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)活(huo)性(xing)以及傾向于(yu)枝晶形貌的(de)不(bu)均勻(yun)沉(chen)積特(te)性(xing)會極大(da)地縮短(duan)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)使用(yong)壽命(ming)，引發熱失控(kong)等安全問題。因此，鋰(li)(li)金(jin)屬負極在循環過程中的(de)不(bu)均勻(yun)鋰(li)(li)沉(chen)積是鋰(li)(li)金(jin)屬電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)實用(yong)化(hua)進(jin)程中亟待解決的(de)重要課(ke)題。
針對(dui)上述問題(ti)，西安交(jiao)通大學(xue)化(hua)工(gong)學(xue)院唐偉教授團隊與新加坡A*STAR材料研(yan)究工(gong)程研(yan)究所劉兆(zhao)林(lin)教授、上海空間電源研(yan)究所總研(yan)究師(shi)解晶瑩(ying)合(he)作，聯合(he)報道了一種基于鋰沉積(ji)熱力學(xue)行為的熱導性隔(ge)膜抑(yi)制鋰枝晶策(ce)略。
研(yan)究人員建立了傳熱(re)(re)-電(dian)化學(xue)沉(chen)(chen)積耦合模(mo)(mo)型，考(kao)察了不同(tong)沉(chen)(chen)積電(dian)流(liu)和過電(dian)位下鋰(li)沉(chen)(chen)積系統發熱(re)(re)功率的時空演(yan)化以及溫(wen)度(du)(du)和鋰(li)離子分布。模(mo)(mo)型結(jie)果表明鋰(li)枝晶尖端不可(ke)避(bi)免的存在局(ju)(ju)部(bu)(bu)溫(wen)度(du)(du)熱(re)(re)點，而熱(re)(re)點的存在加劇了不均勻的局(ju)(ju)部(bu)(bu)鋰(li)沉(chen)(chen)積，進一步促(cu)進了鋰(li)枝晶的生長(chang)(chang)。通過引入高(gao)導(dao)熱(re)(re)石墨烯(xi)片(pian)層(ceng)包(bao)覆(fu)隔(ge)膜作為原位熱(re)(re)擴(kuo)散媒介及時消除局(ju)(ju)部(bu)(bu)溫(wen)度(du)(du)熱(re)(re)點可(ke)有效抑制枝晶生長(chang)(chang)、“恢復”循(xun)環后的不理想鋰(li)沉(chen)(chen)積，實現(xian)均勻致密的鋰(li)沉(chen)(chen)積形貌和電(dian)池高(gao)效穩定循(xun)環。
這項工(gong)作展示了(le)一(yi)種(zhong)基于(yu)消除不均勻鋰沉積(ji)導(dao)致的(de)局部熱(re)(re)(re)積(ji)累和溫度熱(re)(re)(re)點的(de)新策(ce)略，為解決(jue)鋰金(jin)屬負(fu)極枝(zhi)晶問題提供了(le)新思路。該成果近(jin)日(ri)以(yi)“石墨烯熱(re)(re)(re)傳導(dao)隔膜消除枝(zhi)晶生(sheng)長(chang)(chang)局部熱(re)(re)(re)點以(yi)穩(wen)定(ding)鋰負(fu)極長(chang)(chang)期循環”（A Graphene-Coated Thermal Conductive Separator to Eliminate the Dendrite-Induced Local Hotspots for Stable Lithium Cycling）為題發表于(yu)國際權(quan)威期刊(kan)《先進能源(yuan)材料(liao)》（Advanced Energy Materials）。西安交通(tong)大(da)學(xue)化(hua)學(xue)工(gong)程與技(ji)術學(xue)院為本文第一(yi)通(tong)訊(xun)單位，博(bo)士生(sheng)韓督昭、王(wang)曉偉(wei)和周亞男(nan)為該論文共同第一(yi)作者，唐偉(wei)教(jiao)授、解晶瑩總研究師(shi)以(yi)及劉兆林教(jiao)授為共同通(tong)訊(xun)作者。
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