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  隨著現(xiàn)代社會(huì)對清潔能源需求的不斷增加，鋰離子電池的應(yīng)用也越來越廣泛。與目前商業(yè)化的鋰離子電池相比，搭配固態(tài)電解質(zhì)的全固態(tài)鋰金屬電池具有更好的安全性和更高的能量密度，被認(rèn)為是極具發(fā)展前景的關(guān)鍵儲能技術(shù)。然而鋰金屬負(fù)極與電解質(zhì)之間的副反應(yīng)以及鋰枝晶的生長，一直是行業(yè)面臨的關(guān)鍵難題。研究表明構(gòu)建穩(wěn)定的SEI（鋰金屬與電解質(zhì)之間的界面層）被認(rèn)為是解決上述難題的關(guān)鍵。其中氟化鋰（LiF）因其高界面能、高化學(xué)穩(wěn)定性和低Li⁺擴(kuò)散勢壘的特點(diǎn)，被認(rèn)為是構(gòu)建穩(wěn)定SEI的關(guān)鍵組分。

圖1為電解質(zhì)制備工藝和電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制示意圖

圖2為 LiTFSI分解機(jī)理探究

圖3為電解質(zhì)的電池循環(huán)性能

  用PEO-POF電解質(zhì)組裝的電池，無論搭配LiFePO₄或NCM811正極，亦或是厚鋰和薄鋰，都具有高放電容量，高庫侖效率、穩(wěn)定的電壓平臺、良好的容量保持性和出色的循環(huán)性能。同時(shí)，將PEO更換為PVDF-HFP或PEG基的聚合物電解質(zhì)后，組裝的電池庫倫效率和循環(huán)穩(wěn)定性依然有明顯的提升。該工作為聚合物基固態(tài)電解質(zhì)-鋰金屬的界面調(diào)控提供新的認(rèn)識。

  該工作是團(tuán)隊(duì)近期有關(guān)聚合物-鋰金屬SEI界面調(diào)控研究的最新進(jìn)展之一。團(tuán)隊(duì)近兩年基于SEI的界面調(diào)控工作，制備了一系列多孔有機(jī)材料，探究了空間位阻(Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202308738)、氫鍵和離子鍵(J. Mater. Sci. Technol., 2023, 136, 140-148；Nano Energy, 2023, 108, 108221)、取代基位置和種類(J. Mater. Chem. A, 2023, 11, 5636-5644；J. Mater. Chem. A , 2021, 9, 24661-24669)在催化SEI中氟化鋰生成過程中的作用，探索了SEI層中氟化鋰的最佳含量范圍。團(tuán)隊(duì)利用實(shí)驗(yàn)與計(jì)算相結(jié)合的方法，旨在總結(jié)SEI層中氟化鋰的調(diào)控規(guī)律。

  湘潭大學(xué)馬增勝教授團(tuán)隊(duì)主要從事薄膜動(dòng)力電源關(guān)鍵材料，包括正極材料、負(fù)極材料、電池外殼等材料的制備及力、電、化、熱等多場耦合問題的研究。目前已在Int. J. Plast.、J. Power Sources、Mech. Mater.等國際期刊上發(fā)表多篇SCI源刊學(xué)術(shù)論文，擔(dān)任Int. J. Plast., Energy Environ. Sci., Mech. Mater.等國際期刊評審。獲教育部霍英東基金會(huì)青年教師獎(jiǎng)、湖南省杰青、湖南省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)等。目前已經(jīng)發(fā)表探索基于氫鍵-靜電力協(xié)同作用的雙功能MOF修飾PEO基聚合物固態(tài)電解質(zhì)（Nano Energy, 2023. 108221）；調(diào)節(jié)復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)中多孔有機(jī)聚合物的空間位阻誘導(dǎo)鋰離子電池中富氟化鋰的SEI層的形成（Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202308738.）等相關(guān)論文。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202320149