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麥立強教授團隊,最新AM!

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第一作者:Hong Zhang
通訊作者:麥立強,徐林,胡國華?
通訊單位:武漢理工大學,法國洛林大學
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麥立強,首席教授、博士生導師,國家級高層次人才;在Nature(3篇)、Science(1篇)等刊物發表SCI論文566篇,其中以第一或通訊作者發表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,高被引論文103篇,熱點論文21篇,SCI總他引4.54萬次。
(來源:
http://smse.whut.edu.cn/szdw/jsml/202311/t20231128_971751.shtml)
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徐林,武漢理工大學,材料科學與工程學院,研究員、博士生導師、國家級高層次青年人才;主要研究方向:納米電化學儲能材料;固態電池、水系電池;動力電池、大規模儲能電池。
(來源:
http://smse.whut.edu.cn/yjspy/dsdw/202311/t20231126_969629.shtml)
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胡國華,男,1964年5月生,湖北黃梅人,法蘭西大學研究院院士,北京科技大學教授、博士生導師,歐洲科學院院士。現任法國洛林大學反應與過程工程國家實驗室(Laboratory of Reactions and Process Engineering)學術委員會主任,同時擔任法國、巴西、泰國等國家7所大學化學工程與高分子材料科學學術委員會委員和顧問、歐美4個跨國化學公司高級科技顧問。
論文速覽
本論文針對全固態鋰電池(ASSLBs)中聚合物電解質的分解和鋰枝晶問題,提出了一種分子擁擠策略。通過引入15-冠-5分子,調整鋰離子(Li+)的配位結構,構建穩定的電極/電解質界面。15-冠-5與聚合物的良好相容性和對鋰鹽陰離子的靜電排斥作用,使得陰離子被限制在Li+配位鞘中,減弱了Li+與聚合物的配位,從而增強了Li+的傳輸。
這種策略使得在電極/電解質界面處形成富含LiF的、薄而堅韌的界面鈍化層,從而穩定電極/電解質界面。結果表明,對稱Li-Li電池能穩定運行超過4360 h,LiFePO4||Li全電池在2 C的700次循環中表現出97.18%的容量保持率,而NCM811||Li全電池在300次循環后容量保持率為83.17%。
組裝的軟包電池顯示出優異的柔性(可折疊超過2000次)和穩定性(400次循環后容量保持率為89.42%)。本工作為調節界面化學提供了一種有前景的策略,通過調節離子環境來適應聚合物電解質的界面問題,并可能激發出更有效的解決聚合物電解質普遍界面問題的方法。
圖文導讀
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圖1:Li+配位結構以及Li+配位結構的徑向分布函數(g(r))和配位數。
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圖2:PEOC15電解質的物理化學特性、鋰離子傳輸性能和鋰沉積性能進行表征。
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圖3:對LiF富集的界面鈍化層(SEI)進行表征,揭示其對鋰枝晶生長和界面穿透的抑制作用。
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圖4:NCM811正極材料循環后的形貌、結構和組分進行表征。
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圖5:采用PEOC15電解質的全固態電池在不同倍率下的長循環性能和倍率性能,以及軟包電池的柔性和安全性測試結果。
總結展望
本研究通過分子擁擠策略,解決了ASSLBs中聚合物電解質的穩定性問題。通過引入15-冠-5分子,不僅增強了Li+的傳輸能力,還在電極/電解質界面構建了穩定的SEI和CEI層,顯著提升了電池的循環穩定性和安全性。
此外,軟包電池的優異表現證明了該策略在實際應用中的潛力。未來的工作可以進一步優化分子擁擠策略,探索更多具有類似效應的分子,以期實現更高性能的全固態鋰電池。
文獻信息
標題: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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