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鋰硫電池因其高的理論能量密度（2600 Wh kg-1）、正極活性物質(zhì)硫低廉的價(jià)格等優(yōu)點(diǎn)，受到了人們的廣泛關(guān)注，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ哪茉创鎯?chǔ)轉(zhuǎn)換設(shè)備。在電池循環(huán)過(guò)程中，由于鋰金屬負(fù)極的枝晶生長(zhǎng)、以及其與電解液組分（包括溶解的多硫化物）發(fā)生副反應(yīng)等問(wèn)題，造成電池低的庫(kù)倫效率和循環(huán)穩(wěn)定性。因此，如何有效地抑制鋰負(fù)極的枝晶生長(zhǎng)以及其與電解液組分的副反應(yīng)，是包括鋰硫電池在內(nèi)的鋰金屬電池領(lǐng)域面臨的一項(xiàng)重要挑戰(zhàn)。

圖 (a) 堅(jiān)固的雙相表面層構(gòu)造過(guò)程的示意圖；(b) 鋰硫電池中多硫化物穿梭引起的鋰金屬腐蝕的機(jī)理；(c) 堅(jiān)固的雙相表面層抑制多硫化物穿梭的機(jī)制。

在該研究工作中，趙勇課題組借助“相似相溶原理”，解決了多價(jià)金屬氟化物在有機(jī)溶劑中的溶解問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，將金屬氟化物溶解在高極性溶劑二甲亞砜中，從而發(fā)展了“原位構(gòu)建堅(jiān)固的雙相表面層抑制鋰枝晶生長(zhǎng)和多硫化物穿梭”新策略。系統(tǒng)研究證明了雙相表面層能夠顯著提升電池循環(huán)過(guò)程中鋰金屬負(fù)極/電解質(zhì)界面的離子傳輸速率和機(jī)械穩(wěn)定性，并抑制電解質(zhì)中多硫化物的穿梭效應(yīng)，從而提升鋰硫電池的庫(kù)倫效率和循環(huán)穩(wěn)定性。該研究工作不僅為解決鋰金屬負(fù)極的腐蝕和枝晶生長(zhǎng)問(wèn)題提供了新的技術(shù)手段，而且能夠?yàn)槠渌鼔A金屬負(fù)極的穩(wěn)定循環(huán)提供新的思路（Angewandte Chemie International Edition 2021, DOI: 10.1002/anie.202015049）。實(shí)驗(yàn)室碩士生郭威和博士研究生韓慶為論文第一作者，趙勇教授和陳中輝博士為論文通訊作者。

本工作得到了中組部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、河南省科技廳、河南省教育廳和河南大學(xué)的大力支持。Angewandte Chemie International Edition是化學(xué)領(lǐng)域的頂級(jí)期刊，最新影響因子為12.959。

參考資料

[1] 河南大學(xué)新聞網(wǎng)，趙勇課題組在Angew. Chem. Int. Ed.報(bào)道鋰金屬電池新進(jìn)展，http://news.henu.edu.cn/info/1083/112294.htm

[2] 論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202015049