吴兴隆：双离子电池循环稳定性改善新策略—固体电解质界面膜护卫石墨正极

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随着能源需求的不断增长，迫切需要开发先进的电化学储能系统(EESS)，以促进新的绿色和可再生能源（如间歇性太阳能和风能）的应用。超级电容器（SC）是典型的EESS，阳离子和阴离子不仅参与SC中的电化学反应过程，它们可以利用电解质中的阴离子来实现能量储存。然而，SC仅在电极和电解质之间的界面处存储离子，使得它们的能量密度太低而不能为高能量装置供电。双离子电池(DIB)的容量不会受到电极较低库伦效率(CE)的限制而受到关注，基于石墨正极的双离子电池由于其高达近5 V的工作电位而具有更高的能量密度。然而，这种电池构造存在电解质分解严重和石墨正极剥落等问题，导致其循环寿命较差。

   为了解决基于石墨正极的DIB循环寿命较差的问题，东北师范大学吴兴隆教授课题组提出一种新的表面改性策略，以通过产生固体电解质界面膜（SEI）来保护石墨正极，使用正常浓度的电解质（即1mol L-1 LiPF6的碳酸甲乙酯(EMC)溶液）的情况下显著改善了以石墨为正极、Li为负极的双离子电池的结构和循环稳定性。这种SEI改性的石墨电极(SMG)在5.0 V的截止电压、200 mA g-1条件下，经过500次循环后表现出优异的循环稳定性和96％的容量保持率，与原始石墨电极(UMG)相比，这得到了很大改善。相关文献”Highly Improved Cycling Stability of Anion De-/Intercalation in the Graphite Cathode for Dual-Ion Batteries”发表在Adv. Mater上。

   通过有效的涂覆方法，在石墨正极上形成SEI层，成功地改善了锂石墨（即Li作为负极，石墨作为正极）双离子电池的循环性能。SEI保护剂不仅可以抑制石墨正极表面的电解质分解，还可以减轻阴离子的溶剂化效应。这些保证了石墨表面区域的稳定性。最终开发的SMG在200 mA g-1的电流密度下、5.0 V的上截止电压下提供约84.5mA h g-1的比容量，在500次循环后具有96％的容量保持率，这表明表面改性起到了作用。鉴于此方法对提高性能的有效性，此方法也可以扩展到构建其他保护性涂层，从而推进Li-石墨双离子电池应用到实际生产生活中。

【文献链接】：

Highly Improved Cycling Stability of Anion De-/Intercalation in the Graphite Cathode for Dual-Ion Batteries，Adv. Mater, 2018, DOI: 10.1002/adma.201804766

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201804766