武漢大學在選擇性催化構築合金負極材料固體電解質膜研究取得進展
2020-12-05 騰訊網近期，國際權威期刊《先進能源材料》（Advanced Energy Materials）發表武漢大學化學與分子科學學院柯福生副教授小組的最新研究成果，首次提出運用選擇性催化分解調控高能量密度合金負極材料的固體電解質膜（SEI）的生長，從而顯著地提高鋰離子電池合金負極材料的電化學性能。論文題為《選擇性催化構築合金負極材料固體電解質膜》（Boosting Superior Lithium Storage Performance of Alloy-Based Anode Materials via Ultraconformal Sb Coating–Derived Favorable Solid-Electrolyte Interphase）。2017級碩士生熊冰清和博士生Xinwei Zhou為共同第一作者，柯福生與阿貢國家實驗室徐桂良和Khalil Amine為共同通訊作者，陳勝利教授在理論計算方面提供了幫助。
合金負極具有高比容量是目前電池的研究熱點。然而，充放電過程中伴隨的巨大體積變化仍是限制合金負極材料商業化的主要因素。研究表明，SEI膜可有效緩解商品化石墨電極表面與電解液的反應，對於電極的穩定性起到舉足輕重的作用。而在合金負極表面，由於更加劇烈的體積變化，初始的SEI穩定性達不到要求。因此，如何設計更穩定、更緻密、更薄的SEI對於提升合金電極材料性能的重要性不言而喻。
本文從理解電極/電解液界面角度出發，藉助於選擇性催化分解的概念，在合金負極和電解液之間構築界面層，通過調控合金負極的表面結構進一步調控其SEI。該研究為提升高能量密度合金負極電化學性能提供新方法，為如何利用表界面來調控SEI的組成和機械性能提供了新思路。
該工作得到國家自然科學基金和中央高校基本科研業務費資助。
來源 武漢大學化學與分子科學學院
論文連結：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201903186
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