范丽珍：软界面协同三维锂负极制备固态锂电池！

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研究亮点：

1. 聚合物软界面和三维金属锂负极分别解决固态电池的界面接触和锂枝晶问题。

2. 对称固态电池在0.2 mA cm-2下稳定循环700h，全固态电池在0.2C下循环200次后仍保持较为稳定的电压。

陶瓷基固态锂金属电池由于高的安全性和高的能量密度而受到了广泛关注，是最有前景的全固态锂电池之一。但是，大的界面阻抗和锂枝晶问题限制了它的应用。

一方面，当将正极片、陶瓷电解质和金属锂负极这三种均为固态的物质组装成电池时，电解质和电极之间的接触只是简单的点接触，使得界面阻抗增大，导致电池极化增大甚至不能工作。

另一方面，在电池循环中，由于金属锂表面电流密度及锂离子分布不均匀等因素，锂枝晶会沿着陶瓷的晶界生长，造成电池短路、热失控、着火爆炸等一系列安全隐患。随着循环次数的增加，金属锂电极反复剥离、沉积容易形成不均匀的孔洞和枝晶，使得电池循环性、倍率特性、库伦效率等性能变差。

因此，解决陶瓷基固态锂金属电池在充放电过程中的界面问题及锂枝晶生长问题，改善其循环稳定性将是实现高能量密度固态锂金属电池应用的关键所在。

有鉴于此，北京科技大学范丽珍教授联合青岛大学郭向欣研究员和清华大学南策文院士团队，报道了聚合物软界面协同三维锂负极成功制备全固态电池。

固态对称电池在0.2 mA cm–2电流密度下循环700h后仍能保持稳定的电压平台，循环后无枝晶生长。此外，当与LiFePO4 (LFP)正极匹配组装成全固态电池时，在0.2 C电流密度下循环200次后均表现出了较好的稳定性。

综上，该研究工作主要利用固态聚合物电解质软界面层和三维锂负极来分别解决固态电池的界面和枝晶问题，为开发制备安全稳定的固态电池提供了一种有效的策略。

参考文献：

Chi S S, Liu Y, Zhao N, et al. Solid polymer electrolyte soft interface layer with 3D lithium anode for all-solid-state lithium batteries[J]. Energy Storage Materials, 2018.

DOI: 10.1016/j.ensm.2018.07.004.

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2018.07.004

作者简介：

范丽珍教授，北京科技大学新材料技术研究院先进能源材料研究室首席教授，博士生导师。2004年获得清华大学博士学位，师从南策文院士。2003年8月起先后多次在日本东京索尼公司、日本九州大学、德国马普固态研究所（合作教授JoachimMaier）及美国德州大学奥斯汀分校（合作教授John B Goodenough）做访问研究、博士后研究、洪堡基金研究员和访问学者。入选北京市科技新星（2007）；教育部新世纪优秀人才（2008）；教育部霍英东优秀青年教师（2009）；北京市优秀人才（2010）。

研究工作主要集中在能源存储与转换材料领域方面，主要包括锂离子电池、钠离子电池、镁离子电池和全固态锂电池关键材料与器件。主持国家重大研发计划、国家自然科学基金重点项目、北京市自然基金-海淀原始创新联合基金重点项目等项目。相关工作已在Adv. Mater., Adv. Energy.Mater., Adv. Funct. Mater., Phys. Rev. Lett.等刊物上发表学术论文160余篇，主要论文被SCI引用6000余次，H因子42，并获省部级奖励1项；获授权发明专利20余项，部分成果已经转化。