未來網高校頻道5月14日訊(記者 楊子健 通訊員 雷水清）近日，華僑大學材料科學與工程學院陳宏偉博士課題組在Advanced Energy Materials期刊上發表題為「Building LithiophilicIon-Conduction Highways on Garnet-Type Solid-State Li+ Conductors」的研究論文。Advanced Energy Materials是Wiley出版社旗下的學術期刊（2019年影響因子:24.884），在能源材料領域具有重要影響力。
近年來，全固態儲能電池因其高安全性和高能量密度而受到廣泛關注。將固態電解質（SolidState Electrolytes, SSEs）集成到全固態電池中仍是一個挑戰，這主要受限於固態電解質/電極的界面存在較高的界面阻抗。目前領域內一般是通過在電解質和電極之間引入了中間界面層來降低高阻抗，包括Al2O3, Si, polymers等。但目前的界面修飾層仍不能完全滿足全固態電池快速充電/放電，從而限制了電池在高功率密度工作條件下的實際應用。
陳宏偉課題組的研究論文報導了共價有機框架材料（Covalent Organics Frameworks,簡稱 COFs）可用於修飾無機固態電解質LLZTO和鋰金屬負極的界面，從而顯著提高此類全固態電池在高電流密度下的電化學性能。通過在LLZTO表面預先生長帶有磺酸基團的COFs薄膜，並通過熔融鋰化的過程實現COFs的均勻鋰化。實驗表明，此界面層不僅提高了固態電解質與鋰金屬的浸潤性，並且可以在電解質與鋰金屬之間構築出快速有效的Li+擴散路徑。
相關電化學測試結果表明，具有COFs修飾層的固態對稱鋰電池的界面阻抗顯著降低，對稱電池可以在大於1mA/cm2的高電流密度下工作。採用LiFePO4作為正極，鋰金屬為負極，COFs修飾的LLZTO為電解質所組裝的全電池表現出良好的倍率性能與循環穩定性。這一工作為實現高功率固態電池的設計提供了思路。
該研究工作主要由材料科學與工程學院2018級研究生程章元、謝茂玲、趙拯等共同完成，2016級應用化學系本科生歐劍鑫在前期工作中作出重要貢獻。該工作得到了國家自然科學基金、福建省自然科學基金傑出青年項目及中科院蘇州納米所NANO-X的大力支持。