大连理工大学化工学院王治宇

sashui

锂离子电池是综合性能最好的储能与动力电池之一，但其能量密度极大受限于所用的低比容量嵌锂金属氧化物正极；强氧化性正极与易燃有机电解液在机械滥用（如挤压、针刺）、电滥用（如过充、短路）和热滥用（如过热）等条件下的失控链式放热反应，亦使锂离子电池安全事故在世界范围内频繁发生。对于锂离子电池负极而言，商业化石墨负极的容量也几近极限，但仍远未满足高能量密度电池之需。金属锂负极的比容量超越石墨负极近十倍，可望极大提升锂二次电池的能量密度。然而，滥用条件下高活性金属锂负极与易燃有机电解液之间的热失控反应，以及金属锂枝晶生长等问题显著制约了金属锂电池的寿命与可靠性。

        针对现有锂二次电池在能量密度与安全性方面的瓶颈难题，大连理工大学王治宇教授与北京化工大学邱介山教授团队基于硫化锂正极与硅负极之间的本质安全性多电子氧化还原反应，从电池化学原理上根除金属锂负极或强氧化性正极对电池寿命与安全性的负面影响；在此基础上，进一步利用凝胶电解质改善电极界面兼容性、强化电池在在滥用条件下的安全性并抑制多硫化物穿梭效应。发展了一类兼具高比能量（506 - 802 Wh kg-1）和高安全性的准固态锂二次电池新体系。此类电池在水/氧环境中，在机械穿刺/切割、内/外部短路、过热等滥用条件下仍可保持高稳定性，且自放电率低，可在 -20 至 60 ℃ 宽温区内工作。正可谓“硫化锂硅凝胶连，水浸火烤若等闲；粉身碎骨浑不怕，只留能量在人间。”

       A quasi-solid-state rechargeable cell with high energy and superior safety enabled by stable redox chemistry of Li2S in gel electrolyte
Xiangyu Meng, Yuzhao Liu, Zhiyu Wang*（王治宇，大连理工大学）, Yizhou Zhang, Xingyu Wang and Jieshan Qiu*（邱介山，大连理工大学）
Energy Environ. Sci., 2021,14, 2278-2290
http://doi.org/10.1039/D0EE03037F