中國粉體網(wǎng)訊  選擇性氟代芳香鋰鹽用于全固態(tài)電池的溶劑化結(jié)構(gòu)和界面化學(xué)調(diào)控

近日，清華大學(xué)化工系劉凱團隊報道了一類不對稱鋰鹽：選擇性氟化芳香型鋰鹽，用于調(diào)節(jié)聚合物電解質(zhì)中的溶劑化結(jié)構(gòu)和界面化學(xué)行為。通過改造陰離子的結(jié)構(gòu)，減弱鋰離子與聚合物鏈的耦合，增強鋰離子與陰離子的配位。同時陰離子與聚合物之間的氫鍵促使形成了一種“三聯(lián)體”溶劑化結(jié)構(gòu)，提高了電解質(zhì)的均勻性和機械強度，誘導(dǎo)生成了富含Li₂O的超薄界面層。該分子工程策略有望促進高性能全固態(tài)鋰金屬電池的進一步發(fā)展。

論文第一作者為清華大學(xué)化工系2020級博士生閆帥帥，通訊作者為清華大學(xué)化工系劉凱副教授。該研究工作得到了北京市自然科學(xué)基金、國家自然科學(xué)基金的支持。相關(guān)成果以“Selectively fluorinated aromatic lithium salts regulate the solvation structure and interfacial chemistry for all-solid-state batteries”為題發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《Science Advances》上。

劉凱，清華大學(xué)化工系副教授、特別研究員、博士生導(dǎo)師。2005-2009年吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院本科，2009-2014年清華大學(xué)化學(xué)系博士（導(dǎo)師：張希教授），2014-2019年斯坦福大學(xué)博士后（合作導(dǎo)師：崔屹教授），2019年7月初入職。曾入選第十五批海外高層次人才引進計劃，獲《麻省理工科技評論》 “35歲以下科技創(chuàng)新35人”（TR35）中國榜單，《麻省理工科技評論》全球青年科技創(chuàng)新獎，瑞士Dinitris N. Chorafas青年研究獎（全球每年遴選30人）、清華大學(xué)學(xué)術(shù)新秀等多項獎勵。擔任北京膜學(xué)會第八屆理事，中國航天科技集團功能膜材料技術(shù)中心學(xué)術(shù)委員會委員，《SmartMat》、《高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報》、《Chinese Chemical Letters》青年編委，《膜科學(xué)與技術(shù)》、《Trans Tianjin University》通訊編委。2019年入職以來，以通訊作者身份在國際知名學(xué)術(shù)期刊（如Nature Energy、Nature Communications、Angew、Advanced Materials、ACS Nano,Nano Letters等）發(fā)表論文30余篇。研究成果多次被Science、Nature Materials、NPG Asia Materials等學(xué)術(shù)刊物撰專文Highlight和報道，同時也被CNN、BBC和科技日報等媒介報道�？偙灰�21000多次，h-指數(shù)為73。

具有調(diào)控相間氧化還原的固態(tài)硫正極全固態(tài)鋰硫電池

近日，北京大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院龐全全團隊提出了一種調(diào)控固態(tài)正極電解質(zhì)氧化還原行為的方案，目標是通過實現(xiàn)界面動態(tài)穩(wěn)定性，進而穩(wěn)定硫的固-固氧化還原（SSSR）主反應(yīng)。與傳統(tǒng)的通過外部抑制固態(tài)正極電解質(zhì)分解的策略不同，通過將WS₂引入玻璃-陶瓷相的Li₆PS₅I（LPSI）中，作者合成了一種新型Li_6.2P_0.8W_0.2S₅I（LPWSI）電解質(zhì)作為正極電解質(zhì)，其離子電導(dǎo)率高達1.2 mS cm^-1。在首次充電時，LPWSI正極電解質(zhì)在與活性材料接觸后會經(jīng)歷初級分解并形成界面層。除了形成S⁰、硫代磷酸鹽和LiI外，界面中還包含WS₂，它提供了豐富的界面內(nèi)Li⁺傳輸路徑，從而提高了硫代磷酸鹽氧化還原反應(yīng)的可逆性。因此，基于LPWSI正極電解質(zhì)的全固態(tài)鋰硫電池表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。

論文的第一作者為北京大學(xué)博士研究生沈凱爾，通訊作者為北京大學(xué)龐全全研究員。相關(guān)成果以“Solid Catholyte with Regulated Interphase Redox for All-Solid-State Lithium-Sulfur Batteries”為題發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《Advanced Materials》上。

龐全全，北京大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院研究員，博士生導(dǎo)師。2020、2021、2023、2024年科睿唯安交叉學(xué)科高被引科學(xué)家，2022年、2023年“斯坦福大學(xué)”全球2%頂尖科學(xué)家。獲海外高層次人才計劃青年項目，十四五重點研發(fā)計劃“新能源汽車”重點專項青年首席科學(xué)家，主持國家“十三五”重點研發(fā)計劃“政府間合作”重點專項目、基金委重大研究計劃培育項目等。以第一/通訊作者在Nature（2篇）、Nat. Energy （2篇）、Joule（4篇）、Nat. Commun.（4篇）、JACS、PNAS、Adv. Mater.（4篇）、Angew. Chem.（4篇）等雜志發(fā)表多篇論文，多篇入選ESI熱點論文和高被引論文，擔任EcoMat、Rare Metal、Energy Materials Advance、Carbon Energy等雜志青年編委。

參考來源：

Science Advances、Advanced Materials、清華大學(xué)、北京大學(xué)

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/蘇簡）

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