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[材料资讯] 丁书江教授课题组:调控锂枝晶生长界面助力长循环锂金属电池

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发表于 2021-11-4 09:29:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
电动汽车和无人机市场的快速增长,促使研究者开发更高能量密度、功率性能和长循环寿命的二次电池。锂金属的高理论比容量(3860 mAh g-1)和低电化学电位(-3.040 V vs.标准氢电极),使其成为最理想的负极材料之一。然而,锂金属负极在实际应用方面仍面临着严峻的挑战。由于锂金属负极在重复的循环过程中,表面能高的位点容易引起锂的不均匀沉积生长(枝晶的形成),导致电池内部短路和热失控等严重事故。近年来,通过修饰负极/隔膜界面,如复合锂负极、调整电解液组成和添加剂等方法来抑制枝晶生长,取得了一定的成效。

锂枝晶

锂枝晶
        针对这一问题,化学学院丁书江教授课题组提出了一种疏导锂枝晶生长的策略,使发生锂枝晶生长的主要界面从负极/隔膜界面转移到集流体侧界面,从而保护了电池隔膜,延长了电池循环寿命。最终,该锂金属复合电极结构在磷酸铁锂/锂金属全电池应用中表现出优异的循环稳定性(1000次循环后,容量保持率高达94%)。该工作为探索锂金属负极的实际应用提供了一种简单有效的新策略。
       该研究成果以“电流密度调控金属锂沉积界面助力长循环锂金属电池”(Current-density regulating lithium metal directional deposition for long cycle-life Li metal batteries)为题发表在国际化学权威期刊《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed.)上。论文第一作者为西安交大化学学院博士生毛恒,通讯作者为西安交大化学学院丁书江教授。
       该项研究是在研究生院交叉博士培养计划支持下,与能动学院环境工程系延卫教授共同指导下发表的。受到国家自然科学基金、中国博士后基金、陕西省自然科学基金等多个项目的支持,论文中的表征及测试得到了中科院化学所文锐教授、西安交大化学学院苏亚琼教授、厦门大学蔡转运博士、中科院化学所刘桂贤博士的帮助。
       论文链接:https://doi.org/10.1002/anie.202105831


      


       文章来源:西安交通大学
       丁书江,1978年生于黑龙江省哈尔滨市,西安交通大学理学院教授,博士生导师,教育部“新世纪优秀人才”,陕西省“青年科技新星”,西安交通大学腾飞特聘教授、西安交通大学青年拔尖A类入选者。研究工作涉及高分子/无机物纳米结构复合材料的设计,制备及其在电化学储能(锂/钠离子电池、锂硫电池、固态电池、燃料电池)、传感器、电驱动和电催化等方面的应用基础研究。以第一作者或者通讯作者身份在Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. int. Ed., Energy Environ. Sci., Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Nano Energy, Chem. Mater., J. Mater. Chem A等期刊上发表论文140余篇,其中14篇论文入选“基本科学指标数据(ESI)”高被引论文。并担任多个著名国际学术期刊的审稿人。在研项目包括国家自然科学基金面上和青年项目,博士点基金、陕西省基金等。获奖包括:2016年陕西青年科技奖,2017年陕西省高等学校科学技术奖一等奖(第一完成人)。2018年11月入选美国科睿唯安(Clarivate)交叉学科领域的高被引科学家,2019年1月入选爱思唯尔(Elsevier)中国高被引学者。

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