清华大学化工系张强

mingbai

清华大学张强Chem综述：固态电解质与金属锂“联姻”中的能源化学

清华大学张强教授团队就金属锂电极和固态电解质匹配过程中存在的材料和界面化学问题进行了梳理，发表了题为“Recent Advances in Energy Chemistry

between Solid-State Electrolyte and Safe Lithium-Metal Anodes”的综述论文。在本篇综述中，首先引入固态电解质和金属锂电极匹配时存在的问题。其次，作者介绍了解决这些问题时，需要关注的基本原则和规律。基于这些基本原理和方法，作者总结了近年来提出的提高固态金属锂电池安全性和寿命的高效策略。最后，作者就这些保护策略展开讨论，并对今后的固态金属锂电极的研究和发展方向进行了展望。

使用固态电解质和金属锂负极的固态金属锂电池有望进一步提高电池的能量密度，提供大幅度提高3C类电子产品和电动汽车续航时间的美好愿景。但是，在实际运行过程中，固态电解质依然无法完美解决金属锂负极的问题。高界面阻抗、枝晶生长、低循环容量等问题严重限制了固态金属锂电池的发展。为了获得长循环、高容量和高安全的金属锂电极，固态电解质和金属锂的界面处的扩散和反应行为、稳定界面构建、界面阻抗降低、与正极的兼容性、工作状态下电池的表征、高通量筛选、电池整体考虑等还需要进一步设计。通过化学、工程、能源材料、机械和电池管理等的协同合作，固态金属锂电池的实际应用也会发生在不久的未来。

近年来，清华大学张强教授研究团队在能源材料化学领域，尤其是锂硫电池、金属锂负极和电催化开展研究工作。在金属锂负极的研究领域，其通过原位手段研究固态电解质界面膜，并采用纳米骨架、人工SEI、表面固态电解质保护调控金属锂的沉积行为，抑制锂枝晶的生长，实现金属锂的高效安全利用。这些相关研究工作发表在Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., PNAS, Nat. Commun., Chem, Joule, Energy Environ. Sci., Energy Storage Mater.等期刊。该研究团队在锂硫电池及金属锂保护领域申请了一系列发明专利。

文献链接：Xin-Bing Cheng, Chen-Zi Zhao, Yu-Xing Yao, He Liu, Qiang Zhang, Recent Advances in Energy Chemistry between Solid-State Electrolyte and Safe Lithium-Metal Anodes（Chem, 2018, https://doi.org/10.1016/j.chempr.2018.12.002）

https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(18)30541-2