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　　锂离子电池作为一种高效、可靠的能量存储设备在能源领域得到了广泛应用。锂金属负极在锂离子电池中的应用一直面临着诸多挑战，其中包括锂枝晶的形成和电解液的不稳定性等问题。

　　为了解决这些问题并提高锂离子电池的性能，许多研究人员致力于寻找新的方法来调控锂金属负极的沉积行为。本研究提出了一种PEA（聚乙烯醇）接枝策略的方法，这是通过调节石墨烯氧化物（RGO）基底的结构，有效地调控了锂沉积行为。

　　本研究将通过密度泛函理论计算和有限元模拟揭示了PEA聚合物刷层在均匀化离子通量和调控沉积方式方面的关键作用且将修饰后的复合阳极与NCA（Li(Ni0.85Co0.1Al0.05)O2）阴极配对，在对称电池和能量密集型全电池模型中展示了稳定的锂镀/剥离行为，并实现了出色的电池性能。

　　借助硅烷偶联剂的辅助作用，将PEA聚合物链化学嫁接到GO片上属于典型的“嫁接到”方法，表现出较易调控嫁接比例和刷子长度的特点。通过选择不同分子量（MW）的PEA，可以精确调节代表性模型的聚合物刷子长度。

　　使用X射线衍射（XRD）和原子力显微镜（AFM）测量结果，得到了单层GO片。采用傅里叶变换红外（FTIR）光谱分析，对样品（GO、γ-（2,3-环氧丙基）三甲氧基硅烷中的功能基团进行分析。

　　M1000和KH560的光谱中分别存在3,541和3,374 cm-1的氨基带和821 cm-1的环氧基带，而这些特征在KH560修饰的M1000光谱中不存在（KH560-M1000），验证了KH560的环氧基与PEA的酰胺基之间的开环亲核加成反应。

　　出现在1,580 cm-1处的新带是对称伸缩的sp2杂化C=C，这表明在肼还原过程中，聚合物刷子嫁接的GO平面上的C=C键部分恢复。通过FTIR验证了其他合成样品（还原的GO[RGO]，0@RGO）的化学结构。

　　拉曼光谱显示相比于GO片，RGO和嫁接聚合物复合材料具有较低的ID:IG比值，表明肼还原过程中界面基团的消除。从热重分析（TGA）结果可以观察到，直到达到450°C，所有的PEA聚合物才能完全从嫁接的RGO片上去除。

　　根据聚合物和RGO的重量分数，计算出嫁接聚合物刷子的相似摩尔嫁接比例为约0.58 mmol g-1，保持在0@RGO和M2070@RGO片上。随着嫁接PEA链的长度增加，修饰后的RGO片的厚度从7.3 nm增加到15.5 nm。

　　M600、M1000和M2070聚合物电解质的离子导电率分别计算为2.08 × 10-4、1.47 × 10-4和0.64 × 10-4 S cm-1，表明它们与PEA聚合物链长度呈反相关。与具有可见的重新堆叠片层和皱褶的RGO片形成鲜明对比，M1000@RGO片因RGO层之间的嫁接PEA链即聚合物间距而具有更平坦的表面。

　　能量色散X射线（EDX）分析得到的相应的C、O、N和Si元素分布图展示了聚合物刷子关键连接物的均匀分布，暗示了聚合物刷子的均匀分布。

　　浸润性测量结果显示，从RGO的接触角15.41°逐渐降低到M2070@RGO的6.89°，表明随着PEA聚合物刷子的增加锂亲和性链的长度，电解质渗透性得到改善。

　　RGO片上的致密聚合物层会阻碍离子传输，随着聚合物链长度的增加。这种趋势也与PEA聚合物电解质的离子导电率下降以及相应的电池阻抗增加相呼应。

　　为了阐明PEA聚合物链的关键作用，研究了锂沉积过程中RGO基底形貌的演变。在RGO片间嫁接PEA聚合物刷子后，RGO层的Π-Π重新堆叠明显减轻，长聚合物链嫁接的RGO样品在顶视扫描电子显微镜（SEM）图像中呈现出明显的二维平面特征。

　　在锂核化和生长的早期阶段（0.1 mA h cm-2，0.5 mA cm-2），RGO片上的大多数锂核因石墨烯与锂原子之间的相互作用较弱而聚集成苔状结构。嫁接聚合物的RGO片表现出与基底几何形状一致的锂核覆盖。

　　随着PEA刷子长度的增加，锂核表面变得更加光滑。当沉积容量进一步增加到0.25 mAh cm-2时，M2070@RGO片上的核化沉积层显示出比0@RGO片上更平滑的表面；

　　理论上，较厚的纳米图案化聚合物刷子层能够容纳更高的锂沉积载荷，并通过“种子调控”策略指导生长。为了研究后续的生长形态，使用1 mAh cm-2的沉积量进行了连续的锂沉积。

　　裸露的RGO片显示出明显的不规则锂沉积突起，而嫁接PEA的RGO基底上的锂沉积以较为平滑的表面均匀覆盖，并以二维平面方式堆积。这种RGO几何形状的独特沉积行为依赖于初始的核化和生长过程。

　　随着沉积量的进一步增加，裸露的RGO基底表面出现了金属状的伸展，M600@RGO（3 mAh cm-2）、M1000@RGO（5 mAh cm-2）和M2070@RGO（5 mAh cm-2）基底中的空隙逐渐被锂沉积物占据，金属锂在基底表面上扩展，沉积量接近载荷容量的阈值值。

　　聚合物刷子嫁接的基底上沉积的锂金属层表现出二维扩展行为，并保持着沉积物在表面上的水平覆盖。进一步使用密度泛函理论（DFT）计算来探索不同沉积基底上锂原子的结合能（Eb）。

　　与Cu箔（（100）面，2.61 eV）相比，RGO表现出更高的结合能（3.03 eV）。对于PEA@RGO，比较了六元环C环向锂原子吸收的三种可能构型，计算结果显示锂原子倾向于与RGO表面上聚合物刷子阵列的根部结合。

　　锂离子与PEA聚合物刷子之间的相互作用进一步说明了修饰RGO片上均匀沉积锂的行为。PEA链中的聚丙烯醚和聚乙二醇（PEO）块的两种醚氧原子与锂离子的结合能（3.29 eV和3.01 eV）高于与RGO的结合能（2.78 eV），表明PEA聚合物刷子与锂离子具有较强的亲和力。

　　PEA聚合物刷子对锂离子具有较强的亲和力，确保了锂离子在修饰的RGO片上的均匀吸收、迁移和金属沉积；锂离子在没有聚合物调控的情况下往往直接聚集在RGO片表面上。

　　为了评估PEA嫁接策略调控金属沉积的通用适用性，还使用PEA（M1000）刷子对各种类型的基底进行了修饰，例如平面铜箔（PEA@Cu）或交织的不锈钢网（PEA@SS）。

　　锂沉积的顺应性覆盖，沿着预设的二维平面或一维方向，说明了多功能的PEA嫁接策略可以根据基底的几何形状定制锂沉积的几何形态。为了在储存容量、离子导电性和体积膨胀缓冲空间之间取得平衡，M1000@RGO复合材料被认为是深入进行电化学评估的最佳沉积基底。

　　对预锂化的M1000@RGO复合物（）阳极进行了长期循环性能评估，并组装了电极的对称电池。这里使用的电解质是醚基电解质。

　　预存储容量为2 mAh cm-2的RGO@Li（预锂化的RGO复合物）对称电池的电压-时间曲线小时的沉积/剥离过程后开始波动，而对称电池即使在经过500小时后仍保持稳定的沉积/剥离过程，电压滞后没有增加。

　　在固定的沉积量为1 mA h cm-2的情况下，评估了基底在O半电池中的库仑效率（CE），并在不同电流密度（0.5、1和2 mA cm-2）下进行了测试，电解质体积为50 μL的醚基电解质。

　　M1000@RGO基底在0.5 mA cm-2的电流密度下表现出平均CE值大于98.2%的稳定。