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上海大學(xué)蔣永、趙兵研究員課題組在硫化物全固態(tài)鋰金屬電池領(lǐng)域又取得重要進(jìn)展
來源：上海大學(xué) 2023-12-07
導(dǎo)讀：近日，上海大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院蔣永、趙兵研究員課題組在硫化物全固態(tài)鋰金屬電池領(lǐng)域又取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果以“A tailored dual-layer electronic shielding interface enabled dendrite-free solid-state lithium metal batteries”為題發(fā)表在能源領(lǐng)域國際知名期刊《Nano Energy》（JCR和中科院一區(qū)Top，IF=17.6）。
該論文第一作者為2020級博士生時亞茹。此前，時亞茹同學(xué)以第一作者身份在《Energy Storage Materials》（2023, 63, 103009; IF=20.4）已發(fā)表一篇硫化物固態(tài)電解質(zhì)親鋰/高界面能界面修飾層的相關(guān)工作。圖1 本工作設(shè)計(jì)的具有雙層電子阻隔界面層的全固態(tài)鋰電池的示意圖在本項(xiàng)工作中，課題組提出了一種新穎的雙層電子阻隔界面層調(diào)控理念，通過鋰金屬和有機(jī)氟化物的原位轉(zhuǎn)化反應(yīng)，調(diào)整Li/Li6PS5Cl界面人工層的組成和結(jié)構(gòu)。精心設(shè)計(jì)的界面層展現(xiàn)出一種分層梯度結(jié)構(gòu)，具有柔韌的富含有機(jī)物的上層和富含LiF的下層，并通過密度泛函理論（DFT）計(jì)算驗(yàn)證了雙層界面的優(yōu)勢。具有高粘附功的柔性層改善了界面潤濕性，并保護(hù)了固體電解質(zhì)層的完整性；下層LiF較高的界面能，在抑制鋰枝晶生長方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。此外，雙層界面層良好的電子絕緣特性，可以阻止電子隧道效應(yīng)并最大限度地減少電子進(jìn)入硫化物電解質(zhì)中。這種精心設(shè)計(jì)的方法巧妙地整合了各種界面特性并實(shí)現(xiàn)了對沉積過程的精確控制，為推進(jìn)硫化物基全固態(tài)鋰金屬電池帶來了希望。本論文工作由上海大學(xué)環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院獨(dú)立完成，環(huán)化學(xué)院蔣永研究員、徐毅副教授、趙兵研究員為共同通訊作者。該研究團(tuán)隊(duì)對硫化物全固態(tài)電池有多年豐富的研究經(jīng)驗(yàn)，圍繞硫化物電解制備和電解質(zhì)/電極相容性研究取得大量成果，研究工作發(fā)表在（Chemical Engineering Journal, 2020, 393, 124706；Nano Energy, 2021, 84, 105906；Chemical Engineering Journal, 2022, 429, 132411；Energy Storage Materials, 2023, 63, 103009等），目前正在推進(jìn)全固態(tài)軟包電池的試制和工藝優(yōu)化研究工作。該項(xiàng)工作得到國家自然科學(xué)基金（22179080, 22379091）、上海市創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的支持。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.109150
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