低迂曲度石墨负极协同提升锂离子电池倍率性能与循环寿命的研究

为解决厚石墨负极(≥3 mAh cm?2)中锂枝晶(Li plating)问题导致的倍率性能与循环寿命难以兼顾的难题，研究人员通过设计低迂曲度石墨负极(Gr-LT)，将迂曲度从3.82降至1.67，显著降低了浓差极化并抑制锂沉积。该电极在2C倍率下循环5500次后仍保持77.6%容量，为高性能锂离子电池(LIBs)开发提供了新思路。

　　

这项突破性研究揭示了低迂曲度石墨负极(Gr-LT)在解决锂离子电池(LIBs)关键瓶颈方面的卓越表现。传统高迂曲度石墨负极(Gr-HT)存在严重浓差极化，导致锂金属在负极表面沉积(Li plating)，特别是在高面容量(≥3 mAh cm^?2)条件下，严重制约了电池的倍率性能和循环稳定性。

研究团队创新性地构建了具有垂直排列通道的Gr-LT电极，将电极迂曲度从3.82显著降低至1.67。这种独特的结构设计犹如在电极内部修建了"锂离子高速公路"，使得Li⁺传输更加高效。定量分析显示，经过600次循环后，Gr-LT电极的锂沉积量比传统电极减少了惊人的91%。

当与高镍三元正极LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂匹配组成全电池时，Gr-LT展现出了前所未有的循环稳定性：在2C倍率下循环5500次后，容量保持率仍高达77.6%，远超传统Gr-HT电极。这项研究为开发兼具高能量密度、优异倍率性能和超长循环寿命的下一代储能电池提供了重要启示。