均勻分布在石墨烯上的MgH2納米顆粒和鋰金屬之間的良好反應,促進了在整個骨架中形成均勻分布的LiH和固溶體LiMg合金。基于可逆固溶體合金化反應,具有高溶解度的親鋰LiMg合金首先可以作為均勻的成核位點,改善鋰的沉積/剝離過程。理論和實驗觀察證實,得益于LiH中H的電負性較差,LiH和LiMg合金界面的均勻構建使得在界面處形成了大量的內建電場,有效地促進了Li+從高鋰離子電導率的LiH表面轉移到有利于鋰沉積的LiMg合金表面。因此,由負載有LiH的石墨烯與LiMg合金構成的復合電極的Li+擴散系數,是普通石墨烯與LiMg合金構成的復合電極的10倍,促進了Li+在整個電極上的快速傳輸。此外,由均勻分布的石墨烯構建的導電3D框架不僅緩解了鋰沉積/剝離過程中的大體積變化,而且降低了局部電流密度,從而抑制了枝晶鋰的形成,提高了鋰金屬負極的循環穩定性。結果顯示,由此制備的LiMg-LiH@G復合電極具有3252 mAh g-1的高比容量,高于大多數已報道的3D結構鋰金屬負極,在高電流密度(3 mA cm-2)、固定容量(5 mAh cm-2)情況下,電池循環壽命超過1200小時。更令人印象深刻的是,將超薄LiMg-LiH@G箔(50 μm,~8.4 mAh cm-2)作為負極分別與商業化LiFePO4(LFP;12 mg cm-2)和LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523;10 mg cm-2)正極組裝,其全電池在1 C下表現出循環超過200次的優異循環穩定性。相關論文以“Identifying the positive role of lithium hydride in stabilizing Li metal anodes”為題發表在Science Advances。