近年来，随着锂离子电池应用的拓展，高性能的锂离子电池负极材料受到越来越多的关注。商用的石墨负极理论容量较低，而四氧化三铁作为一种金属氧化物，其理论容量高，来源广泛，因而受到广泛关注。但四氧化三铁在电化学反应中存在着容量快速下降的问题，因此，如何制备具有高稳定性和高容量的四氧化三铁复合材料成为了研究者关注的重要问题。

课题组之前的工作发现通过使四氧化三铁纳米粒子附着在rGO片层上的方法，可以提高四氧化三铁负极材料的性能（Journal of Alloys and Compounds, 678 (2016) 80-86）。本工作中利用聚多巴胺（PDA）在四氧化三铁表面进行包裹构建人工固态电解质膜（SEI）来抑制电化学过程中的SEI膜的产生；通过rGO/Fe3O4@PDA水凝胶的成型过程构建Fe3O4@PDA核壳粒子受限rGO片层的结构来抑制锂化和去锂化过程中的体积膨胀和提供良好的导电通路。制备的rGO/Fe3O4@PDA电极在3A/g的高电流密度下经过2000次循环后仍然能够保持712mAh/g的高容量。

本研究为大规模的制备高电流密度下高稳定性和高容量的锂离子电池负极材料提供了一种新的解决思路和方法。

Zhi-Chao Xiao, Yan Li, Cheng-Lu Liang, Rui-Ying Bao, Ming-Bo. Yang, Wei Yang*, Scalable Synthesis of Artificial Polydopamine Solid Electrolyte Interface Assisted 3D rGO/Fe3O4@PDA Hydrogel for Highly Stable Anode with Enhanced Lithium Ion Storage, ChemElectroChem, 6 (2019) 1069–1077.