近日，中科院大连化学物理研究所研究员吴忠帅团队研发出一种三维高导电、亲锂性的MXene/石墨烯多孔气凝胶新材料，并成功应用于高锂载量、高容量、无枝晶金属锂负极，获得了高比能、长寿命锂金属电池。相关研究成果发表在《美国化学会—纳米》上。
金属锂具有超高质量理论比容量（3860 毫安时/ 每克）和最低的氧化还原电压，被认为是一种非常有应用前景的高比能锂电池负极材料。但由于其存在不可控的锂枝晶、死锂，以及充放电过程锂金属体积膨胀等问题，导致锂金属循环性能差，安全性能低，限制了锂金属负极在高比能锂金属电池中的实际应用。
这种三维MXene/石墨烯多孔气凝胶材料可用作锂金属的载体，成功构筑出柔性的，具有高锂载量（3560毫安时/ 每克）、高比表面积（259 平方米/每克）、优异导电性、良好亲锂性能的负极。实现了高的库伦效率（99%），显著提高了金属锂负极的循环稳定性。
研究人员还将该锂金属负极应用到锂硫、锂/钛酸锂全电池中，都表现出高的比容量、优异的循环稳定性和倍率性能。这种三维高导电亲锂网络结构的设计策略为构建高能量密度、长循环寿命的锂金属电池提供了新的思路。