王成新课题组在高首效、全可逆、高稳定性储锂领域取得重要进展

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在新型锂离子电池研究领域，开发高性能可替代电极材料至关重要。过渡金属氧化物基于多电子转化反应储锂，具有可观的理论容量，是一类非常有潜力的替代石墨负极选择。令人遗憾的是，在过渡金属氧化物基电极材料的电化学转化中，存在两个致命的问题：其一，晶粒极易粗化，导致转化反应不充分，活性材料利用率低下；其二，为了提高活性材料利用率，我们不得不将活性材料纳米化，然而纳米晶具有丰富的表面原子和悬挂键，客观上会造成表/界面电解液不可避免地大量分解，形成所谓的电极-电解液界面相（SEIs）消耗大量的锂，直接导致首次库伦效率普遍较低，这在全电池的应用中将导致锂源的极度浪费，提高应用成本。因此，如何提高首次库伦效率、活性材料转化效率及电化学稳定性成为制约过渡金属氧化物负极材料商业化的关键问题。

       针对上述科学瓶颈，材料科学与工程学院王成新教授研究团队利用原位形成的亚埃级有机表/界面层，有效的抑制了SEI膜的形成；同时，得益于原位有机界面层的修饰及其隔离效果，生成的ZnO纳米颗粒保持小尺度的单分散多孔分布，有效抑制电化学过程中晶粒粗化等负面过程，直接促成了ZnO的全可逆转化储锂。基于该ZnO纳米复合材料的储锂负极，首次库伦效率可高达91.4%，储锂过程中ZnO完全转化可逆，经过1400多次循环，容量持有率仍保持95%；示例型的扣式全电池中，初始锂利用率高达85.4%，是当前所有同类型全电池中锂利用率的最高水平。

   

本文核心思想简单图示（背景为ZnO纳米复合材料STEM照片）

      相关研究成果发表在材料领域著名期刊Advanced Energy Materials (2019, 9, 1900426)，其中宋华伟研究员为第一作者，王成新教授为通讯作者。此项研究得到国家自然科学基金委的大力资助。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201900426

王成新，现任中山大学物理科学与工程技术学院教授，博士生导师。2002年12月毕业于吉林大学超硬材料国家重点实验室,并获理学博士学位;论文题目:金刚石基的宽禁带半导体异质结及相关理论研究;2005年5月于中山大学光电材料与技术国家重点实验室博士后出站;2005年6月-2007年6月,日本东京工业大学JSPS特别研究员（日本学术振兴会（JSPS）资助）;2007年6月,入选中山大学百人计划,受聘于中山大学光电材料与技术国家重点实验室.近年来,一直从事低维光电功能材料设计应用及相关理论研究.