材料与能源学院施志聪教授团队在高比能锂金属二次电池研究领域取得一系列重要进展

近期，材料与能源学院施志聪教授团队在高比能锂金属二次电池用锂金属负极改性研究中取得一系列重要进展，相关研究成果发表在Nano Energy（IF=15.46）、Energy Storage Materials（IF=15.09）、ACS Applied Materials & Interfaces（IF=8.69）等国际高水平学术期刊上。

锂金属负极具有最低的电化学电势（-3.040 V vs. 标准氢电极）、超高的比容量（3860 mAh g^-1）和低密度（0.53 g cm^-3）等优异特性，被认为是下一代高比能二次电池体系（如锂硫、锂空和固态锂金属电池等）负极的理想候选材料。然而，由于锂金属负极的高化学活性使其自发地与电解液发生副反应，所形成的固态电解质界面（SEI）膜因无法承受锂沉积/剥离过程伴随的体积变化而导致连续不断的破裂/再生并引发锂金属的不均匀沉积，进而形成锂枝晶，导致了库伦效率低、循环寿命短和安全隐患等问题，成为制约高比能锂金属二次电池体系走向实用化的技术瓶颈。

针对锂金属负极存在的上述问题，施志聪教授团队从三维集流体的表界面工程以及人工SEI膜构筑两个角度开展了一系列研究，主要包括：1）在商品化泡沫镍骨架表面均匀修饰准单层亲锂AuLi₃位点抑制锂枝晶生长；2）在商品化泡沫铜骨架表面构筑双连续亚微米多孔铜结构抑制锂枝晶生长；3）在商品化泡沫铜骨架表面构建亚微米多孔铜锌合金与热偏析亲锂纳米锌位点协同抑制锂枝晶生长；4）海藻酸锂基人工固态电解质界面层用于稳定锂金属负极。基于以上改性策略，锂金属负极的电化学性能获得极大提升，具体研究结果详见下列相关论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829719300820?via%3Dihub

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.8b01978

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519305543?via%3Dihub

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b12634

该系列研究得到了科技部国家重点研发计划新能源汽车重点专项、国家自然科学基金面上项目、广东省科技厅产学研重大项目、广州市产学研协同创新重大专项对外科技合作项目等科研项目的经费支持。项目研究成果为锂金属负极的改性提供了新思路，对推动下一代高比能锂金属二次电池体系的发展具有重要意义。