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鋰枝晶的形成仍然是可充電鋰金屬電池商業(yè)化的最大挑戰(zhàn)之一，使用多孔薄膜來調(diào)節(jié)負(fù)極上的鋰離子是應(yīng)對該挑戰(zhàn)的有效方法之一。

但仍然存在兩個關(guān)鍵問題：（1）納米多孔材料調(diào)節(jié)鋰離子的原子機制是什么？(2) 如何進一步提高納米多孔材料的長期穩(wěn)定性？

南科大羅光富Nano Lett.：氯化石墨二炔薄膜減少可充電鋰金屬電池中鋰枝晶的原子機制和長期穩(wěn)定性

為回答上述問題，南方科技大學(xué)羅光富等人采用經(jīng)典分子動力學(xué)模擬和第一性原理計算相結(jié)合的方法，以研究利用具有本征納米孔的改性石墨二炔薄膜作為穩(wěn)定的“納米篩”來減少負(fù)極鋰枝晶的可能性。

作者發(fā)現(xiàn)，通過類似于流體動力學(xué)中的水躍機制，石墨二炔薄膜即使在高度不均勻的電場下也可以增強鋰離子的濃度均勻性，從而可以誘導(dǎo)鋰金屬的均勻成核。

圖1. 石墨二炔薄膜增強鋰離子均勻性的原子機制

此外，作者進一步表明裸石墨二炔薄膜可以被鋰金屬逐漸金屬化，但石墨二炔的氯化顯著增加了其對金屬化的抵抗力并且容易傳導(dǎo)鋰離子。

這些特性共同表明，氯化石墨二炔有可能用作穩(wěn)定的膜，以減少可充電鋰金屬電池中的鋰枝晶。這項工作將激發(fā)未來對多功能納米多孔材料（如沸石）的研究，以減少鋰金屬和其他可充電電池中的枝晶。

圖2. 完全氯化的塊狀石墨二炔的電子特性

Atomistic Mechanism and Long-Term Stability of Using Chlorinated Graphdiyne Film to Reduce Lithium Dendrites in Rechargeable Lithium Metal Batteries, Nano Letters 2021. DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02429

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