有效地抑制枝晶生長、增加鋰基高能量/功率密度電池的安全性和壽命，仍然是一個巨大的挑戰。為了解決這些問題，本文設計并制作了一種親鋰電池VN@N-rGO作為商業聚丙烯（PP）分離器上的多功能層，由一層薄的N-rGO納米片包裹VN納米球構成，具有均勻的孔分布、較高的鋰離子電導率、優異的電解質潤濕性、附加的鋰離子擴散路徑、較高的機械強度和可靠的熱穩定性，有利于調節鋰離子的界面通量，從而在鋰金屬電極和硬改性隔板上形成穩定均勻的電流密度分布，防止枝晶穿透。此外，也有效地抑制了鋰枝晶的生長，提高了鋰金屬電池的循環穩定性。另外，即使在10 mA cm
-2的高電流密度和截面積容量為5 mAh cm
-2下，使用了VN@N-rGO/PP隔膜的鋰電池，即使在2500小時以上仍能很好地工作，表現出超高的循環穩定性。本文提出了一種適合于無枝晶超穩鋰基電池的三維多孔多功能中間層的合理設計思想和制造策略。
圖1 VN@N-rGO多功能層的合成與表征。
圖2. VN@N-rGO多功能層的表征和接觸角。VN@N-rGO多功能層的（a）V2p，（b）N1s和（c）C1s光譜。（d）原始PP、（e）VN/PP分離器、（f）N-rGO/PP和（g）VN@N-rGO/PP的接觸角，使用靜態電解質液滴分離器。
圖3. N-rGO、VN和VN@N-rGO改性的隔膜，和純聚丙烯隔膜的電化學性能。
相關研究成果于2021年由電子科技大學的Yuanfu Chen和Bo Yu課題組和德克薩斯大學奧斯汀分校的Jiarui He課題組共同發表在ACS Applied Materials & Interfaces（doi：10.1021/acsami.1c02621）上，原文：Lithiophilic 3D VN@N-rGO as a Multifunctional Interlayer for Dendrite-Free and Ultrastable Lithium-Metal Batteries。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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