麦立强教授团队,最新AM!

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第一作者:Hong Zhang
通讯作者:麦立强,徐林,胡国华 
通讯单位:武汉理工大学,法国洛林大学
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麦立强,首席教授、博士生导师,国家级高层次人才;在Nature(3篇)、Science(1篇)等刊物发表SCI论文566篇,其中以第一或通讯作者发表Nature 2篇、Nature子刊及Cell子刊17篇,SCI他引1000次以上1篇、800次以上5篇、400次以上21篇,高被引论文103篇,热点论文21篇,SCI总他引4.54万次。
(来源:
http://smse.whut.edu.cn/szdw/jsml/202311/t20231128_971751.shtml)
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徐林,武汉理工大学,材料科学与工程学院,研究员、博士生导师、国家级高层次青年人才;主要研究方向:纳米电化学储能材料;固态电池、水系电池;动力电池、大规模储能电池。
(来源:
http://smse.whut.edu.cn/yjspy/dsdw/202311/t20231126_969629.shtml)
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胡国华,男,1964年5月生,湖北黄梅人,法兰西大学研究院院士,北京科技大学教授、博士生导师,欧洲科学院院士。现任法国洛林大学反应与过程工程国家实验室(Laboratory of Reactions and Process Engineering)学术委员会主任,同时担任法国、巴西、泰国等国家7所大学化学工程与高分子材料科学学术委员会委员和顾问、欧美4个跨国化学公司高级科技顾问。
论文速览
本论文针对全固态锂电池(ASSLBs)中聚合物电解质的分解和锂枝晶问题,提出了一种分子拥挤策略。通过引入15-冠-5分子,调整锂离子(Li+)的配位结构,构建稳定的电极/电解质界面。15-冠-5与聚合物的良好相容性和对锂盐阴离子的静电排斥作用,使得阴离子被限制在Li+配位鞘中,减弱了Li+与聚合物的配位,从而增强了Li+的传输。
这种策略使得在电极/电解质界面处形成富含LiF的、薄而坚韧的界面钝化层,从而稳定电极/电解质界面。结果表明,对称Li-Li电池能稳定运行超过4360 h,LiFePO4||Li全电池在2 C的700次循环中表现出97.18%的容量保持率,而NCM811||Li全电池在300次循环后容量保持率为83.17%。
组装的软包电池显示出优异的柔性(可折叠超过2000次)和稳定性(400次循环后容量保持率为89.42%)。本工作为调节界面化学提供了一种有前景的策略,通过调节离子环境来适应聚合物电解质的界面问题,并可能激发出更有效的解决聚合物电解质普遍界面问题的方法。
图文导读
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图1:Li+配位结构以及Li+配位结构的径向分布函数(g(r))和配位数。
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图2:PEOC15电解质的物理化学特性、锂离子传输性能和锂沉积性能进行表征。
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图3:对LiF富集的界面钝化层(SEI)进行表征,揭示其对锂枝晶生长和界面穿透的抑制作用。
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图4:NCM811正极材料循环后的形貌、结构和组分进行表征。
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图5:采用PEOC15电解质的全固态电池在不同倍率下的长循环性能和倍率性能,以及软包电池的柔性和安全性测试结果。
总结展望
本研究通过分子拥挤策略,解决了ASSLBs中聚合物电解质的稳定性问题。通过引入15-冠-5分子,不仅增强了Li+的传输能力,还在电极/电解质界面构建了稳定的SEI和CEI层,显著提升了电池的循环稳定性和安全性。
此外,软包电池的优异表现证明了该策略在实际应用中的潜力。未来的工作可以进一步优化分子拥挤策略,探索更多具有类似效应的分子,以期实现更高性能的全固态锂电池。
文献信息
标题:Molecule Crowding Strategy in Polymer Electrolytes Inducing Stable Interfaces for All-Solid-State Lithium Batteries
期刊:Advanced Materials
DOI:10.1002/adma.202403848

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