趙勇教授課題組在Angew. Chem. Int. Ed.報導鋰金屬電池新進展

2021-01-10 河南大學新聞網

近期，我校特種功能材料教育部重點實驗室、材料學院趙勇教授課題組，在鋰金屬電池領域取得新進展，相關成果以「A Liquid/Liquid Electrolyte Interface that Inhibits Corrosion and Dendrite Growth of Lithium in Lithium-Metal Batteries」為題，以全文形式在國際化學頂級期刊《德國應用化學》（Angewandte Chemie International Edition）上發表。實驗室碩士生何曉鋒為論文第一作者，趙勇博士和宋曉勝博士為論文通訊作者。

鋰金屬負極因其十倍於傳統石墨負極的理論容量和最負的化學電勢，而受到全世界的廣泛關注。在電池循環過程中，由於高活性的鋰金屬對於大多數電解液組分（溶劑、多硫化物、添加劑等）具有熱力學不穩定性，導致嚴重副反應和枝晶不可控生長，造成鋰金屬電池的低庫倫效率和循環穩定性。如何避免電解液組分與鋰電極的接觸，抑制鋰金屬電池中鋰的副反應和枝晶不可控生長，是鋰金屬電池領域的一項挑戰（Chem. Soc. Rev., 2018, 47, 2921）。

圖 (a)：傳統電解液體系中鋰電極的腐蝕和枝晶生長；(b)：液/液界面兩相電解液體系抑制鋰電極的腐蝕和枝晶生長，增強鋰電極的穩定性。

在該研究工作中，趙勇課題組藉助有機溶劑之間極性的差異，提出了「液/液兩相電解液界面抑制鋰金屬電池中鋰的腐蝕和枝晶生長」的概念性研究。利用弱極性氟矽烷與強極性二甲基亞碸，構建了液/液界面兩相電解液體系。通過系統研究兩相電解液界面對提升金屬鋰負極可逆壽命和鋰金屬電池循環穩定性的能力，證實了液/液界面兩相電解液體系抑制鋰金屬電池中鋰的腐蝕和枝晶生長的可行性。該研究工作不僅為鋰金屬電池中金屬鋰負極的腐蝕和枝晶問題提供了新的技術手段，還為其他鹼金屬電池負極的保護方法提供了新思路（Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 6397-6405）。

本工作得到了中組部、國家自然科學基金委、河南省科技廳、河南省教育廳和河南大學的大力支持。Angewandte Chemie International Edition是化學領域的頂級期刊，最新影響因子為12.257。

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