正文
【全文解析】
如图1a所示，在常规平面电极上，锂/钠金属会发生无序的枝晶状沉积，同时由于与电解液的直接接触，导致大量的界面破损和副反应。研究人员发现，锂/钠金属在堆叠石墨烯（SG）上的成核过电势高于其在铜集流体上的成核过电势，因此推测当堆叠石墨烯覆盖于铜表面时，可诱发选择性的离子流渗透，从而在堆叠石墨烯下层进行过滤沉积。而常规的石墨烯材料，则不具备此功能特性。
图1（a）在平面Cu基底上的Li / Na沉积示意图; （b）本文中石墨烯，铜和SG的Li / Na沉积过电势。
通过氧化石墨烯的水热反应，可以较为简单地获得堆叠石墨烯结构（图2a）。SPM表征表明所获得的堆叠石墨烯表面具有不规则的孔隙结构以及电导率分布，证明其结构中存在大量结构缺陷（图2b）；SEM和TEM表征进一步证明了堆叠石墨烯具有常规石墨烯所不具备的堆叠结构，从而实现了其相对于碱金属沉积的高成核电位特征（图2c-e）。通过使用原位光学显微镜直接观测锂金属在普通石墨烯和堆叠石墨烯包覆的铜电极表面，可直观地发现锂金属的不同沉积行为，即直接沉积在常规石墨烯片上和选择性沉积在堆叠石墨烯下方的区别（图2f）。相对应的，在发生锂沉积后，拉曼谱无法再观测到常规石墨烯的D,G峰，证明其被锂金属覆盖，而堆叠石墨烯的D,G峰即使在沉积发生后依然可以观测到，证明锂金属在其下方的选择性沉积（图2g）。
图2（a）水热反应前GO悬浮液和反应后SG的数码照片; （b）SG的SPM形貌（左）及相关的电场诱导电流分布图（右）; （c）SG材料的横截面SEM图像; （d）SG和（e）常规石墨烯材料的TEM图像; （f）传统石墨烯和SG涂层在1mAh cm
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的Li电镀容量下的数码照片; （g）常规石墨烯和SG涂层在1mAh cm
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的Li电镀之前/之后的拉曼光谱。
在确定堆叠石墨烯/铜节流体组合实现锂金属过滤沉积特性以后，研究人员进一步地将堆叠石墨烯修饰于三维纳米化铜结构（NCS-SG）中，以此获得一种稳定的锂金属存储结构（图3a）。图3b-c依次证明了堆叠石墨烯在三维铜结构中的有效修饰，同时，在沉积不同量的锂金属后，堆叠石墨烯的D,G峰均可通过拉曼光谱观测到，证明锂金属在此结构中依然发生了有效的过滤沉积（图3e）。更为直接的，通过SEM观测NCS-SG表面在不同锂沉积量下的形貌，发现除了SG发生了局部膨胀变化外，没有表层锂金属沉积发生，符合本工作提出的过滤沉积行为（图3f-i）。除了局部的过滤沉积外，NCS-SG还具有一个特殊优势，即锂离子流会在整个三维结构中寻找铜表面发生过滤沉积，从而有效地分散沉积在三维结构中（图3n-q），而在没有修饰的三维铜结构中，锂金属则直接在其顶部发生不均匀沉积（图3j-m）。
图3（a）NCS-SG合成的示意图; （b，c）NCS-SG的SEM图像; （d）NCS-SG的Cu 2p XPS谱，以及光Cu和CuO的典型图谱; （e）NCS-SG在电镀Li容量分别为1, 2.5和5mAh cm
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下的拉曼D、G峰；电镀Li容量分别为（f）0mAh cm
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，（g）1mAh cm
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，（h）2.5mAh cm
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和（i）5mAh cm
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下的NCS-SG正面SEM图像; NCS结构在电镀Li容量分别为（j，k）1 mAh cm
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，（l）2.5 mAh cm
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和（m）5 mAh cm
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下的截面SEM图像；NCS-SG结构在电镀Li容量分别为（n，o）1 mAh cm
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，（p）2.5 mAh cm
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和（q）5 mAh cm
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下的截面SEM图像；（r）NCS-SG结构上的均匀Li / Na沉积示意图。
