许运华/胡继敏/万怡灶等Small：生物法制备超稳定无枝晶锂金属负极的亲锂主体

锂金属被认为是高能量密度锂电池的有前景的负极，但众所周知的锂枝晶生长导致的有限循环寿命和快速容量衰减严重阻碍了其应用。

天津大学许运华、南开大学胡继敏、华东交通大学万怡灶等通过原位生物法制备了一种坚固且高度亲锂的细菌纤维素衍生的碳纳米纤维@还原氧化石墨烯纳米片（BC-CNF@rGO）复合支架，以作为无枝晶锂金属负极的主体。

图1 BC-CNF@rGO的制备

rGO片被均匀编织进连接良好的导电BC-CNF网络，不仅可以缩短离子扩散距离并确保快速电子传输，还可以避免rGO纳米片的重堆叠。BC-CNFs和rGO纳米片的纠缠结构提供了一个机械坚固的框架。

此外，CNFs和rGO纳米片的亲锂特性可以调节锂的均匀沉积。因此，BC-CNFs和rGO纳米片独特的3D多孔结构、良好的导电性和固有的亲锂特性保证了锂的均匀成核和沉积、快速的电化学动力学和有效的体积变化适应。

图2 对称电池性能

结果，BC-CNF@rGO复合支架赋予锂金属负极令人印象深刻的循环性能， Li||BC-CNF@rGO电池在2 mA cm^-2和1 mAh cm^-2下，循环800次的平均库仑效率为98.3%，并在低过电位（≈15 mV）下稳定循环5000小时。

此外，BC-CNF@rGO-Li||LiFePO₄全电池实现了前所未有的循环性能，其在1 C下循环3000次后容量保持为88 mAh g^-1，优于之前报道的3D主体。这些结果为制备锂金属电池用碳载体提供了一条有希望的途径。

图3 全电池性能

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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许运华/胡继敏/万怡灶等Small：生物法制备超稳定无枝晶锂金属负极的亲锂主体

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