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鋰金屬被認為是高能量密度鋰電池的有前景的負極，但眾所周知的鋰枝晶生長導致的有限循環壽命和快速容量衰減嚴重阻礙了其應用。

天津大學許運華、南開大學胡繼敏、華東交通大學萬怡灶等通過原位生物法制備了一種堅固且高度親鋰的細菌纖維素衍生的碳納米纖維@還原氧化石墨烯納米片（BC-CNF@rGO）復合支架，以作為無枝晶鋰金屬負極的主體。

圖1 BC-CNF@rGO的制備

rGO片被均勻編織進連接良好的導電BC-CNF網絡，不僅可以縮短離子擴散距離并確保快速電子傳輸，還可以避免rGO納米片的重堆疊。BC-CNFs和rGO納米片的糾纏結構提供了一個機械堅固的框架。

此外，CNFs和rGO納米片的親鋰特性可以調節鋰的均勻沉積。因此，BC-CNFs和rGO納米片獨特的3D多孔結構、良好的導電性和固有的親鋰特性保證了鋰的均勻成核和沉積、快速的電化學動力學和有效的體積變化適應。

圖2 對稱電池性能

結果，BC-CNF@rGO復合支架賦予鋰金屬負極令人印象深刻的循環性能， Li||BC-CNF@rGO電池在2 mA cm^-2和1 mAh cm^-2下，循環800次的平均庫侖效率為98.3%，并在低過電位（≈15 mV）下穩定循環5000小時。

此外，BC-CNF@rGO-Li||LiFePO₄全電池實現了前所未有的循環性能，其在1 C下循環3000次后容量保持為88 mAh g^-1，優于之前報道的3D主體。這些結果為制備鋰金屬電池用碳載體提供了一條有希望的途徑。

圖3 全電池性能

Lithiophilic Carbon Nanofiber/Graphene Nanosheet Composite Scaffold Prepared by a Scalable and Controllable Biofabrication Method for Ultrastable Dendrite-Free Lithium-Metal Anodes. Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202104735

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許運華/胡繼敏/萬怡灶等Small：生物法制備超穩定無枝晶鋰金屬負極的親鋰主體

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