中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授潘安強(qiáng)團(tuán)隊(duì)將三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與電解質(zhì)工程相結(jié)合，設(shè)計(jì)出一種電導(dǎo)梯度調(diào)節(jié)器（硝酸鋰改性電導(dǎo)梯度主體，LNO-CGH），這種電導(dǎo)梯度調(diào)節(jié)器能很好地控制鋰金屬在碳酸鹽電解質(zhì)中的沉積行為，從而實(shí)現(xiàn)高度可逆的高壓鋰金屬電池。相關(guān)成果近日發(fā)表于《儲(chǔ)能材料》。
在各種二次電池中，可充電高壓鋰金屬電池因具有高能量密度，被認(rèn)為是最具競(jìng)爭(zhēng)力和最有前途的“候選者”，但它的酯類電解質(zhì)與鋰金屬負(fù)極匹配性差，枝晶與副反應(yīng)問(wèn)題十分嚴(yán)重，阻礙了其發(fā)展。
潘安強(qiáng)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的LNO-CGH，包含具有過(guò)量硝酸鋰顆粒修飾的電介質(zhì)頂層和電導(dǎo)率向上衰減的碳納米纖維層。頂層可穩(wěn)定釋放硝酸鋰以形成堅(jiān)固的富含氮化物的SEI，梯度導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)可引導(dǎo)鋰金屬自下而上沉積。得益于這種“一石二鳥(niǎo) ”的設(shè)計(jì)，LNO-CGH電極的穩(wěn)定性顯著提高。
審稿人認(rèn)為，作者通過(guò)設(shè)計(jì)硝酸鋰改性的電導(dǎo)梯度主體來(lái)引導(dǎo)鋰金屬在酯類電解質(zhì)中自下而上沉積，這項(xiàng)工作十分有趣；四層LNO-CGH表現(xiàn)出垂直漸變的電導(dǎo)率，可誘導(dǎo)鋰金屬自下而上無(wú)枝晶沉積；具有過(guò)量硝酸鋰顆粒的電介質(zhì)頂層穩(wěn)定釋放出硝酸根，這可以改變界面化學(xué)并大大提高鋰負(fù)極的庫(kù)侖效率；當(dāng)將該設(shè)計(jì)應(yīng)用于實(shí)際鋰金屬電池時(shí)，即使在苛刻的條件下（N/P比為4）也能獲得很好的性能。（見(jiàn)習(xí)記者王昊昊 通訊員周雙）
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.02.033
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