王峰、牛津等报道了一种用于固态锂电池的化学键接动态弹性界面

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近日，北京化工大学材料学院的王峰教授、牛津副教授、史永正博士后团队在国际知名期刊《Angewandte Chemie International Edition》(影响因子：16.832) 上发表了题为“A Chemically Bonded Ultraconformal Layer between the Elastic Solid Electrolyte and Lithium Anode for High-performance Lithium Metal Batteries”的研究工作。该工作报道了一种用于固态锂电池的化学键接动态弹性界面，实现了超2500小时稳定循环及优异的全电池性能。

       由于差的固固接触，锂离子在刚性无机固态电解质和电极之间的界面处的迁移损耗较大。先前报道的非共形的中间层不能承受在充放电过程中在界面处的机械变化，同时由于异质介质的引入进一步阻碍了锂离子的传输。在长期充放电过程中，普通聚合物基质难以适应金属锂负极的体积变化，产生不可逆塑性变形并导致不稳定的界面接触最终致使电池失效。因而，在锂负极与固态电解质之间建立动态的紧密连接界面连接是解决固态锂电池界面问题的关键。基于此，研究团队开发了一种新型界面策略，在橡胶衍生的弹性电解质上构筑亲锂富氟表面，由此在电极与电解质之间产生化学键接的超共形层，所得到的超共形层具有优异的弹性、超薄的厚度以及机械完整性，保证了循环过程中电解质与电极的动态、紧密接触，促进了锂离子在界面上的快速传输。此外，超共形层中高含量LiF的存在有效地抑制了聚合物基质与金属锂的副反应，并引导了锂的均匀沉积。最终使用该电解质组装的对称电池具有超2500小时的超长循环寿命、1.1 mA cm-2的高临界电流密度和良好的倍率性能，所组装的全固态全电池在不同温度、不同电流、不同正极的测试中均表现出良好的性能。该工作为解决固态金属锂电池界面问题提供了新策略。
        该工作第一作者为材料学院博士生杨娜，王峰教授、牛津副教授、史永正博士后为本文共同通讯作者，北京化工大学为第一完成单位。本研究工作得到了国家自然科学基金和中央高校基本科研基金的资助。
        文章信息：Na Yang, Yujie Cui, Hang Su, Jiaying Peng, Yongzheng Shi,* Jin Niu,* Feng Wang*
A Chemically Bonded Ultraconformal Layer between the Elastic Solid Electrolyte and Lithium Anode for High-performance Lithium Metal Batteries, e202304339.
        全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202304339.
          文章来源：北京化工大学
       王峰，男，1966年9月出生，中共党员，工学博士，教授，博士生导师，现任北京化工大学党委常委，副校长。1989年毕业于北京化工学院应用化学系获学士学位，2003年毕业于日本东京都立大学工学部应用化学专业，获工学博士学位。2003年至2006年在日本国立信州大学完成博士后研究。2007年入选教育部新世纪优秀人才支持计划，2011年获国家杰出青年科学基金。历任北京化工大学研究生处副处长、北京化工大学材料科学与工程学院党委书记。