我院青年教师朱晟博士在国际顶级学术期刊《Advanced Functional Materials》发表储能材料最新成果

近日，我院青年教师朱晟作为第一通讯作者的储能电池领域成果《An Ether-Based Electrolyte Solvation Strategy for Long-Term Stability and Ultra-Low Temperature Li-Metal Batteries》在国际顶级学术期刊《Advanced Functional Materials》（中科院一区top，影响因子19.0）在线发表。上海电力大学硕士研究生顾榕为第一作者，上海电力大学为唯一署名单位。

锂离子电池在恶劣环境中的严重容量衰减限制了其在电动汽车、极地探险、航空航天等领域的应用。用锂金属取代石墨负极可有效提高锂离子电池在低温下的能量密度，但不稳定的固体电解质界面（SEI）和枝晶生长导致的循环寿命衰减在−20°C以下进一步加剧。通过电解质工程构建高离子电导率的稳定SEI是解决这一问题的有效途径。

图1 溶剂化结构与锂沉积的相关性

本研究设计了一种局部高浓醚类电解质体系，通过锂盐浓度调节溶剂化结构，形成一定数量的接触离子对（CIPs）和离子聚集体（AGGs），加速了锂离子的去溶剂化，从而在锂负极上形成更致密稳定的有机-无机SEI，提高了电荷转移速率和高压充放电性能。实验结果表明，装配该电解质的Li||Cu对电池工作时间超过400小时，并保持98.05%的平均库仑效率，即使在−40°C下，Li||NCM811全电池也能够进行100次稳定循环，容量保持率为93.7%。上述发现证实了离子配对和阴离子衍生的SEI对锂金属电池长循环的影响，为低温高压锂金属电池的发展提供了有前景的解决方案。

图2 溅射XPS、原位FT-IR和原位拉曼Raman表征获得的SEI组成

该工作得到国家自然科学基金、上海市科学技术委员会及资源化学国际联合实验室的支持。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202310747

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