結構設計石墨烯在鋰離子電池負極中的研究進展①

劉 斌,王良旺,何立糧,文 芳,張雙紅

(廣州特種承壓設備檢測研究院,廣東 廣州 510100)

0 引言

鋰離子電池因其循環壽命長、體積小、能量密度高、無記憶效應、對環境的影響小等優點,被廣泛應用于移動通信、電動汽車和小型電子設備等領域[1,2]。在鋰離子電池中,電極是最重要的部件,以可控的方式儲存和釋放能量。商用鋰離子電池的電極材料包括正極材料(磷酸鐵鋰、錳酸鋰和鈷酸鋰)和負極材料(石墨和鈦酸鋰)[3]。石墨負極由于循環性能穩定、庫侖效率高、體積變化小等特點,一直被廣泛研究。目前石墨電極的實際性能已接近其理論容量,研究者們正在探索新型材料來開發下一代高能量密度鋰離子電池負極。

石墨烯是一種具有sp2雜化的二維單層碳材料,具有高導電性、高比表面積和優異的機械柔性,理論儲鋰容量是石墨的兩倍,可以用作普通石墨電極的替代品,使鋰離子電池具有更高的能量密度、更快的充電速度和更長的循環壽命。石墨烯之間強π-π作用和范德華力作用導致片層間的聚集傾向,出現了不可逆的堆疊,從而減小了石墨烯的活性表面以及相關活性位點,高的長徑比也導致鋰離子傳輸路徑變長,降低了鋰離子電池的倍率性能,因此限制了石墨烯的大規模商業應用[4]。石墨烯氧化物(GO)是石墨烯的氧化形態,有較高的含氧基團和大量的結構缺陷,不具備足夠的導電和力學性能,也不能單獨作為鋰離子電池的陽極材料[5]。

要解決上述問題,可以對石墨烯進行結構設計,結構設計是將石墨烯的2D結構轉變為3D結構(三維石墨烯)、1D結構(石墨烯納米帶)甚至0D結構(石墨烯量子點),或者增加2D結構內部的孔隙(多孔石墨烯)。這樣可以縮短鋰離子的擴散距離,獲得額外的儲鋰位點,擴大石墨烯片層間距等,防止石墨烯的堆疊,從而帶來新的特性和應用前景。下面就結構設計石墨烯在鋰離子電池負極方面的研究進展進行探討。

1 結構設計石墨烯

結構設計石墨烯主要包括三維石墨烯、多孔石墨烯、石墨烯納米帶、石墨烯量子點等。

1.1 三維石墨烯

三維石墨烯是由相互連接的石墨烯片構成的三維結構,有泡沫、氣凝膠和微球等形態。這種三維多孔結構能夠擴大石墨烯的層間距,有效抑制石墨烯片層間的聚集,為鋰離子的儲存和快速擴散提供更多的活性位點和擴散通道。制備三維石墨烯最常用的方式是模板法,其中包括利用泡沫金屬[6]、多孔碳源或者其他三維聚集體作為模板。具體的合成方式有化學氣相沉積(CVD)法、水熱法等。

泡沫金屬模板制備三維石墨烯多采用CVD法,其中泡沫金屬同時充當模板和催化劑。Yang等人[7]以乙烯作為碳源,氫氣/氬氣作為還原/保護氣體,以3D泡沫鎳作為模板和催化劑,利用CVD法合成并刻蝕得到石墨烯泡沫(GF)。由于GF具有高孔隙率和導電性,它能增強鋰離子的擴散和儲存能力,以及電子傳輸能力。使用GF制備的鋰離子電池負極在37.2 mA/g的電流密度下循環250次后的比容量為447 mAh/g,表現出優秀的循環性能。在4 C倍率下運行10次后降至0.1 C運行,其比容量可恢復至300 mAh/g左右。

多孔碳源模板的碳源來源廣泛,制作更為簡單,Tao等人[8]將聚乙烯醇和功能化石墨烯以水溶液形式混合,并通過水熱反應自組裝形成水凝膠。隨后,經過冷凍干燥和高溫熱處理,得到多孔碳材料,這種材料可以作為模板制備三維石墨烯。該碳材料具有從微孔到中孔再到大孔的圓形橫截面,整體結構呈現獨特的球形和分層的孔隙結構,表面有大孔開口,外界的鋰離子和電子可以通過孔隙快速進入內部的微孔。因此,該碳材料在鋰離子電池負極表現出良好的性能,其初始比容量為2 086 mAh/g,但庫侖效率較低。在2 A/g的電流密度下,比容量為320 mAh/g,具有較好的倍率性能。

其他三維聚集體模板包括金屬氧化物[9]、納米金屬[10]、金屬鹽[11]以及聚合物等。Cai等人[12]以二氧化硅(SiO2)為模板,將真空冷凍干燥后的GO和SiO2混合粉末在氬氣氣氛中進行高溫處理,用氫氟酸去除SiO2后得到超薄殼石墨烯空心微球。這些空心微球具有緊密連接的空心結構和超薄殼層,殼層厚度僅為5 nm,提供了更短的鋰離子擴散距離和更大的電極/電解質接觸面積。所制備的石墨烯空心微球負極在5 A/g的高電流密度下,可逆比容量高達249.3 mAh/g,這歸因于石墨烯空心微球的超薄殼層結構、互連的空心結構和高導電性。在1 A/g的高電流密度下100次循環后仍保持97.1%的比容量,這說明空心微球具有很好的結構穩定性。但該方法使用了氫氟酸,并不環保,采用聚合物可以解決這個問題。Zhu等人[13]以聚苯乙烯球(PS)為模板,將噴霧干燥后的PS和GO混合粉末在氬氣氣氛中高溫煅燒,得到三維石墨烯球(3DGPM)。微米級的3DGPM表面和內部是PS分解時產生的納米級空心結構,該結構可以很好地緩存外界體積變化。3DGPM的氧含量極低,具有高度結晶結構。由3DGPM制備的負極在2 A/g的電流密度下的比容量為245.8 mAh/g,循環500次后未出現容量衰減,有著優異的倍率性能和循環穩定性。這是因為適當堆疊的石墨烯片層形成的三維多孔結構可以改善電子傳輸能力,并為石墨烯提供了穩定的儲鋰位點。Chen等人[14]以聚苯乙烯微球為模板、二氧化鍺為鍺源,在電荷作用下,二氧化鍺和GO吸附在聚苯乙烯微球表面,最后在氫氣/氬氣氣氛下經高溫退火熱處理得到Ge/3DPG復合材料。其中鍺納米粒子固定在3D互聯的多孔石墨烯框架上,石墨烯獨特的三維互連多孔骨架不僅可以提高電子電導率和增強鋰離子的擴散,還可以增強材料的結構穩定性,緩解鋰脫嵌過程中的體積變化。由Ge/3DPG電極在320 mA/g電流密度下循環100次后的放電比容量為1 102 mAh/g;在9 A/g下循環10次的可逆容量為494 mAh/g;在0.8 A/g下循環250次后的容量保持率為85.3%。材料具有優異的循環性能和倍率性能。可見三維石墨烯在硅[15,16]、鍺[17]和錫[18]等合金型鋰離子電池負極材料中具有很好的應用前景。

除了模板法,無模板法也可用于制備三維石墨烯。如通過碳材料原位合成三維石墨烯。Zhong等人[19]以無煙煤和半焦為原材料,以NiAc2為催化劑,在1 500 ℃下進行熱處理制備了開殼中空多層石墨烯微球。在高溫下,將無煙煤和半焦溶解于Ni液滴中,石墨烯片在Ni液滴表面成核和生長,類似于CVD法制備石墨烯。在鹽酸去除Ni后,獲得了具有開殼中空多層結構的石墨烯球。這些石墨烯微球具有高石墨化和獨特的開殼中空結構,表現出良好的導電性和儲鋰性能。使用由無煙煤和半焦生成的AG4和SG4制備的輔負極,在0.1 A/g電流密度下的初始比容量可分別達到389.8 mAh/g和401.4 mAh/g,在經過10 A/g高電流密度作用后,恢復至0.1 A/g電流密度,兩者的比容量仍能恢復至379.8 mAh/g和385.4 mAh/g。其中AG4在0.1 A/g電流密度下循環500次后的比容量增加到650 mAh/g左右,表現出優異的倍率性能和循環穩定性能。Shan等人[20]以GO為前驅體,通過水熱法合成了具有表面缺陷的三維石墨烯氣凝膠(GA),扭曲的石墨烯納米片相互連接形成三維多孔網絡。控制水熱反應時間可以調節石墨烯層間距和剩余含氧官能團數量。水熱反應導致GA中的含氧量減少,同時增加了缺陷,這可提高電導率,并為鋰離子儲存提供更多的活性位點。三維多孔結構和結構缺陷有助于鋰離子的快速擴散。由反應時間為6 h的GA制備的負極在100 mA/g的電流密度下循環100次后的比容量為960 mAh/g,在800 mA/g的電流密度下的比容量為587 mAh/g,可見GA負極具有優異的電化學性能。

1.2 多孔石墨烯

多孔石墨烯(PG)是通過在石墨烯晶格內引入納米孔隙來制備的,這些孔隙是石墨烯晶格中碳原子被移除后形成的空位缺陷。多孔結構使得石墨烯的比表面積增大,活性位點增多,為鋰離子擴散提供了面內通道。電解質更易進入整個石墨烯結構,因為穿過石墨烯面的離子擴散速度比跨平面方向的擴散速度快得多。這有效促進了電荷的高速傳輸和儲存,提高了電極的能量密度[21]。同時,多孔結構還能有效抑制石墨烯的堆疊和體積變化,極大地促進了電極中電子的傳輸和鋰離子的轉移、脫嵌。

常見的多孔石墨烯制備方法有熱刻蝕法、濕化學刻蝕法和催化刻蝕法。熱刻蝕法是用刻蝕試劑在高溫下氧化石墨烯并酸洗得到多孔石墨烯。熱刻蝕法中的刻蝕試劑通常為含有鐵、鈷[22]、鎳、銅和鋅的化合物,如氧化鋅[23]、乙酸鎳、二茂鐵[24]等。Cao等人[25]以GO為原料、乙酸鎳為刻蝕劑批量制備出多孔石墨烯,可用于大規模制備。在熱處理過程中,乙酸鎳分解成Ni納米粒子,與石墨烯中碳原子反應形成納米孔,同時GO被還原。GO中的氧是產生納米孔的關鍵因素,其豐富的氧官能團有助于乙酸鎳在GO表面的均勻分布。Ni納米粒子的局部氧化及隨后碳原子的氧化分解促進納米孔的形成。石墨烯上納米孔的尺寸和密集程度可以通過反應時間和GO/Ni比例來控制。經過測試,多孔石墨烯電極表現出高的電化學性能。在5 A/g的電流密度下,比容量為291 mAh/g。當電流密度降至200 mA/g時,比容量可恢復至570 mAh/g。而在5 A/g的電流密度下循環100次后的比容量為300 mAh/g,表明該電極的循環穩定性和倍率性能優異。

濕化學刻蝕法利用氧化劑將帶有缺陷的石墨烯刻蝕出空穴,從而產生多孔結構。該法通常以氧化石墨烯(GO)或者還原氧化石墨烯(RGO)為原料。通過使用H2O2[26]、HNO3[27]、H2SO4[28]、KMnO4[29]等刻蝕劑,缺陷位置周圍的碳原子被氧化劑部分刻蝕,導致碳空位的產生并形成空穴。Bulusheva等人[30]以濃硫酸為刻蝕劑,GO在濃硫酸中加熱被刻蝕,再轉至氬氣流中高溫退火,得到多孔石墨烯。多孔石墨烯中的納米孔隙平均尺寸在2～5 nm。濃硫酸在高溫下與GO中羥基等官能團發生反應,GO的部分含氧基團和晶格內一些碳原子被去除,從而使GO得以還原并形成空穴。隨后,高溫退火進一步清除石墨烯中的氧,并使石墨烯層間距減小,形成薄而致密的堆疊結構。通過這種方法制備的負極材料HG1000,在2 A/g的電流密度下,其比容量為102 mAh/g,盡管該材料的倍率性能并不突出,但與未經高溫退火處理的多孔還原氧化石墨烯(HRGO)的比容量(44 mAh/g)相比,倍率性能有明顯提升。

催化刻蝕法借助納米粒子催化劑的作用,在特定條件下(退火、光催化處理等)實現納米粒子的沉積、刻蝕和去除,最終形成多孔石墨烯。Lin等人[31]利用銀(Ag)納米顆粒對石墨烯氧化過程進行催化作用。將Ag納米顆粒均勻沉積在石墨烯片表面,并在空氣中進行熱處理。在與Ag納米顆粒接觸的石墨烯表面,氧化反應將其氧化為CO或CO2等氣態副產物,在石墨烯表面留下空穴。隨后,去除Ag納米顆粒,最終獲得多孔石墨烯。空穴的平均尺寸與Ag納米顆粒的尺寸相關,而熱處理的溫度和時間以及催化劑去除條件會影響孔的形態。此法制備的多孔石墨烯空穴直徑從幾納米到幾十納米不等,且缺陷密度沒有顯著增加,這種多孔石墨烯在儲能方面具有巨大的應用潛力。同樣的,Alsharaeh等人[32]將Ag納米顆粒沉積到RGO片上,通過微波輻射后去除Ag納米顆粒制成HRGO,HRGO作為鋰離子電池負極材料表現出高倍率性能,在200 mA/g電流密度下,10次循環后的比容量為293 mAh/g。在100 mA/g的電流密度下,100次循環后保留400 mAh/g的比容量,循環性能非常出色。這是因為HRGO的多孔結構為鋰嵌入提供了更多的活性位點,電解質-電極界面上的電荷轉移電阻較低,縮短了鋰離子的有效擴散距離,并提高了鋰脫嵌過程中針對局部體積變化的結構穩定性。除了Ag催化劑,還可以采用Cu催化劑。Dutta等人[33]利用氫氣將與Cu催化劑接觸的碳原子還原成甲烷,產生納米孔隙。通過改變Cu納米顆粒的密度,可以輕松改變孔隙密度值,且Cu納米顆粒在制備過程中充當間隔層,防止石墨烯在高溫下的催化蝕刻過程中再次堆疊。合成的多孔石墨烯表現出優異的電化學性能。另外,金屬氧化物也可以作為催化劑來制備PG[34]。

1.3 石墨烯納米帶

石墨烯納米帶(GNR)是準一維結構,指寬度小于50 nm的石墨烯條帶。GNR因優異的化學穩定性、邊緣效應和低導電滲濾閾值,在鋰離子電池負極領域中具有廣泛的應用,其電化學性能和帶隙可以通過寬度、邊緣形態和元素摻雜等方式進行調控。根據邊緣形態的不同,GNR分為鋸齒形邊緣(z-GNR,準金屬性)和扶手椅邊緣(a-GNR,半導體性)[35]。Rangel等人[36]對高錳酸鉀氧化碳納米管內部碳-碳鍵至解鏈的過程進行了理論解釋,發現不管何種類型的碳納米管在解鏈后都具有鋸齒形邊緣。Uthaisar等人[37]通過密度泛函理論計算研究了鋰原子在z-GNR中的吸附,發現鋰原子在鋸齒形納米帶邊緣的結合能比在石墨烯中的結合能強約50%。Krepel等人[38]使用密度泛函理論計算研究了a-GNR上的鋰吸附,對a-GNR沿扶手椅方向切割二維石墨烯片,并用氫原子鈍化裸露邊緣。在低吸附密度下,納米帶上有利的吸附位點是靠近納米帶邊緣的中空位點,而在較高吸附密度下,鋰原子傾向于耦合在靠近納米帶邊緣的下一個最近的相鄰六邊形上。Liu等人[39]通過透射電鏡發現,GNR的鋰化/去鋰過程主要發生在表面,且該表面形成了穩定的SEI層。

制備石墨烯納米帶的方法包括裂解碳納米管法[40]、化學氣相沉積法[41]、分子束外延法[42]、溶液合成法[43]和前驅體反應合成法[44]等。其中裂解碳納米管法作為自上而下的制備方法在鋰離子電池中的應用較多。裂解碳納米管法多利用強酸、氧化劑等氧化裂解碳納米管/石墨烯來制備GNR,往往含有較多的氧化缺陷。Bhardwaj等人[45]通過溶液氧化裂解多壁碳納米管制備得到氧化GNRs(含25%的氧),再經熱處理得到還原GNRs,并研究了它們的鋰離子吸附能力。從能量密度上看,氧化GNRs負極的首次充電比容量為1 400 mAh/g,庫侖效率為53%,之后的循環比容量損失3%,且比容量損失率不斷降低。相比還原GNRs,氧化GNRs具有更高的比容量。這是因為氧的存在導致了更穩定的SEI層的形成。這種富含鋰的堅固SEI層可防止電極的降解,并增強了氧化GNRs電極的鋰交換和儲存能力。

值得注意的是,氧化GNRs可以視為一種氧摻雜的石墨烯。對于低維結構的石墨烯,摻雜是一種有效調節電化學性能的方式。這樣可以產生許多褶皺和卷曲,結構更加無序,擴散路徑縮短,儲鋰位點增多;各原子的電負性差異可提升石墨烯的電導率和反應活性,因此石墨烯的儲鋰性能、電子傳輸和鋰離子擴散性能增強。Liu等人[46]利用硝酸氧化裂解由CVD法制備的Fe@CNXCNTs,合成了氮摻雜石墨烯納米帶(N-GNRs)。摻雜N原子含量為3.79%,N的摻雜不僅提高了制備過程中管壁的反應活性,還增加了N-GNRs的拓撲缺陷,提供了更多的儲鋰位點。此外,N-GNRs本身具有邊緣效應,擁有大的比表面積和豐富的邊緣結構。通過實驗,制備的N-GNRs負極在100 mA/g的電流密度下循環100次之后的比容量為714 mAh/g。在3 A/g的電流密度下,比容量為300 mAh/g;電流密度恢復至300 mA/g,并循環50次后,比容量又增加至730 mAh/g。N-GNRs負極具有優秀的循環性能和倍率性能。

1.4 石墨烯量子點

石墨烯量子點(GQD)是一種新型量子點,尺寸通常在10 nm以下,其優勢在于其超小尺寸和高比表面積,同時具備石墨烯和量子點的特有性質。GQD的制備方法分為自上而下和自下而上兩大類[47]。前者是指通過物理或化學技術將各種碳材料裂解成量子點,如裂解富勒烯法;后者是指采用有機小分子在一定的溫度和催化條件下原位合成量子點,如化學氣相沉積法。

GQD通常與其他電極材料復合使用,可顯著提升原來電極的性能[48]。Chao等人[49]通過電泳沉積法將GQD涂覆在二氧化釩(VO2)納米帶上,GQD既避免了VO2納米帶之間的堆疊,還可以改善鋰離子的擴散性能。在1/3 C的電流密度下,含GQD的負極表現出421 mAh/g的比容量,而沒有GQD的負極的比容量為391 mAh/g。在經過120 C的高電流密度測試后,恢復至1 C電流密度,含GQD的負極依舊比沒有GQD的負極的比容量高。高比表面積也是GQD提升電極材料電化學性能的重要機制。Wu等人[50]以金屬有機框架為模板制備了蛋黃殼Co3O4@CuO微球,并用GQD進行修飾。Co3O4@CuO@GQDs的比表面積是沒有GQD修飾的Co3O4@CuO微球的三倍,這種多孔特性縮短了鋰離子的傳輸路徑,為鋰離子儲存提供了更多活性位點。Co3O4@CuO@GQDs制備的負極表現出優秀的電化學性能,在100 mA/g的電流密度下循環200次后的比容量為1 054 mAh/g,而沒有GQD修飾的Co3O4@CuO負極在循環200次后比容量僅為414 mAh/g。在經過5 A/g的高電流密度測試并恢復至100 mA/g的電流密度后,Co3O4@CuO@GQDs負極的比容量從380 mAh/g恢復至1 050 mAh/g,而Co3O4@CuO負極僅恢復至633 mAh/g,說明GQD的修飾顯著提升了電極材料的結構穩定性,GQD具備優異的緩沖介質作用。

Saroja等人[51]以硼酸和氧化石墨的混合物作為原料,在400 ℃的溫度下制備硼摻雜石墨烯量子點(B-GQD)。硼酸作為摻雜硼的來源,有助于通過剪切氧化石墨形成量子點。此外,他們還以鎳合金為催化劑,甲烷為碳源制備了石墨烯量子點(GQD),并與三聚氰胺(摻雜氮來源)混合,在400 ℃的溫度下制備了氮摻雜石墨烯量子點(N-GQD)。研究發現,硼原子的摻雜會增加石墨烯層間距,從而有助于更好地插入鋰離子,提高鋰的儲存能力。而氮原子的摻雜則不會增加層間距,但吡啶氮和石墨氮提高了碳基體的電化學活性,進一步提高了鋰離子的儲存能力。對比三種量子點作為電池負極的充放電及循環性能,發現在所有特定的電流密度(50 mA/g、100 mA/g、200 mA/g、500 mA/g、1 A/g、1.5 A/g)下,B-GQD的比容量均高于N-GQD(B-GQD在50 mA/g的電流密度下的初始比容量為859 mAh/g),而在低電流密度下,N-GQD的比容量大于GQD。在以較高的電流密度循環并恢復至較低電流密度(50 mA/g)后,B-GQD、N-GQD和GQD分別表現出660 mAh/g、521 mAh/g、400 mAh/g的比容量,分別是其初始比容量的88%、65%和83%。在200 mA/g的恒定電流密度下進行500個循環測試后,B-GQD能夠保持其初始比容量的95.7%,而N-GQD和GQD分別保持其初始比容量的90%和86%。N-GQD在高電流密度下的可逆循環性能較差,是因為N-GQD的鋰脫嵌反應只發生在電解質和電極表面的界面上,這會增加SEI膜的厚度,導致不可逆容量,同時也跟N-GQD中過高的氮原子含量(16%)有關,所以摻氮時應盡量控制氮原子含量在10%以下。在B-GQD和GQD中,鋰離子的內部擴散和表面脫嵌過程都有發生,這有助于提高電池的倍率性能和比容量。總體而言,B-GQD在鋰離子存儲方面表現出比N-GQD和GQD陽極更優異的性能。

2 總結與展望

本文收集了大量結構設計和雜原子摻雜石墨烯作為鋰離子電池負極的相關研究文獻。結構設計石墨烯根據設計維度的不同分為多孔石墨烯、三維石墨烯、石墨烯納米帶和石墨烯量子點。3D結構的三維石墨烯將相互連接的石墨烯片構建成三維結構石墨烯,有泡沫、氣凝膠和微球等形態。三維石墨烯在保留石墨烯的固有物理和化學性質的基礎上,賦予了石墨烯更大的儲鋰空間、快速的鋰離子傳輸通道、更好的導電性和更穩定的結構。制備三維石墨烯最常見的模板法,以泡沫金屬、多孔碳源或者其他三維聚集體等為模板構建三維結構。將三維石墨烯與硅、鍺和錫等合金型鋰電池負極材料復合,有著很好的應用前景。通過其他碳材料原位合成制備三維石墨烯,因材料來源廣泛、綠色環保,是未來的重要發展方向。2D結構的多孔石墨烯以面內納米孔隙為特征,多孔結構使得石墨烯活性位點增多,電解質通過面內通道更易進入整個石墨烯結構,鋰離子擴散更高效。多孔石墨烯制備方法有熱刻蝕法、濕化學刻蝕法和催化刻蝕法,這些方法均使用刻蝕劑或者催化劑,大多在高溫熱處理條件下完成制備,其中熱刻蝕法是一種適用于大規模制備的方法。1D結構的石墨烯納米帶根據邊緣形態的不同分為鋸齒形邊緣和扶手椅邊緣,裂解碳納米管法是制備石墨烯納米帶最常見的方法,而該方法以鋸齒形邊緣為主。GNR獨特的邊緣效應增強了鋰離子的吸附和儲存。同時雜原子摻雜后的GNR比GNR具有更優異的電化學性能。0D結構的石墨烯量子點的優勢在于其超小尺寸和高比表面積。石墨烯量子點極少單獨用于鋰離子電池負極,多與其他活性材料復合,這樣能夠很好地發揮其協同優勢。GQD的修飾顯著提升了電極材料的整體結構穩定性,且充當著緩沖介質作用。同石墨烯納米帶類似,GQD在雜原子摻雜后也可以獲得很好的電化學性能。

對于石墨烯納米帶和石墨烯量子點,與雜原子摻雜能夠更好地發揮其結構優勢。因為雜原子摻雜通過改善石墨烯的電導率和生成更多的儲鋰位點來調節石墨烯的電化學性能。摻雜后的石墨烯層增加了許多的褶皺和卷曲,結構更加無序,擴散路徑縮短,儲鋰位點增多;各原子的電負性差異可提升石墨烯的電導率和反應活性,石墨烯的儲鋰性能、電子傳輸和鋰離子擴散性能得以增強。