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西安交大「國家級青年人才」，宋江選團隊，新發Nature子刊！

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西安交大「國家級青年人才」，宋江選團隊，新發Nature子刊！
第一作者：Yanhua Zhang
通訊作者：宋江選
通訊單位：西安交通大學
西安交大「國家級青年人才」，宋江選團隊，新發Nature子刊！
宋江選，男，西安交通大學教授，博士生導師，國家級青年人才；在Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Nano Lett., ACS Nano, Adv. Mater.等權威期刊發表論文80余篇，其中影響因子>15論文20余篇，ESI高被引(1%)論文7篇，ESI熱點(0.1%)論文3篇，累計共他引6000余次，參編學術專著3部；申請專利40余件，授權20余項，含2項PCT專利。
論文速覽
本論文提出了一種創新的方法，通過稀土元素摻雜和復合層的協同調控，解決了鋰金屬電池中不穩定的固體電解質界面（SEI）和鋰枝晶問題。具體而言，研究團隊利用摻釔氟化物/聚甲基丙烯酸甲酯（YF3/PMMA）復合層，實現了鋰金屬的原位摻雜，改變了鋰金屬的表面能和晶體取向，從而顯著提高了電池的穩定性和循環性能。
實驗結果表明，該方法能顯著減少鋰與電解液之間的副反應，提高庫侖效率，并在苛刻條件下展示了高能量密度和優異的容量保持率。
圖文導讀
西安交大「國家級青年人才」，宋江選團隊，新發Nature子刊！
圖1：有無YP層的銅箔上鋰沉積行為的示意圖。
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圖2：通過原位XRD揭示了不同晶面的鋰沉積過程中的晶體取向演變，以及摻雜Y后鋰金屬的表面能變化。
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圖3：YP誘導的SEI層的結構，以及ToF-SIMS分析了SEI中LiF和有機成分的分布。
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圖4：利用原子力顯微鏡（AFM）分析了SEI層的機械穩定性，并利用有限元方法（FEM）模擬了循環過程中的應力分布。
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圖5：不同面容量下YP-Cu和裸Cu電極上鋰沉積的形貌。
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圖6：不同面容量和電流密度下Li|Cu不對稱電池的庫侖效率和電壓曲線。
總結展望
本研究通過在鋰金屬負極上構建YF3/PMMA復合層，成功實現了對SEI層力學性能和鋰金屬晶體取向的協同調控，顯著提升了鋰金屬電池的穩定性和循環性能。
這項工作不僅為高能量密度鋰金屬電池的實際應用提供了新的思路，也為未來鋰金屬電池的進一步研究和開發奠定了堅實的基礎。
文獻信息
標題：Synergetic regulation of SEI mechanics and crystallographic orientation for stable lithium metal pouch cells
期刊：Nature Communications
DOI：10.1038/s41467-024-48889-8

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