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針對鋰金屬界面不穩(wěn)定的頑疾，我國科學(xué)院波資料技能與工程研究所新式儲能資料與器材團(tuán)隊進(jìn)行了一系列的界面多孔結(jié)構(gòu)設(shè)計，經(jīng)過空間限域辦法按捺鋰金屬電極不規(guī)則的表面體積脹大，減輕堆積鋰金屬對其界面鈍化層的機(jī)械壓力，然后改進(jìn)了鋰金屬界面SEI膜易破損的問題，并完成了鋰金屬負(fù)極庫倫功率及循環(huán)壽數(shù)的顯著提高（圖1）。在第一代模型中，科研人員經(jīng)過運用氧化鋁孔隙層結(jié)合FEC成膜添加劑的復(fù)合辦法，將堆積鋰金屬按捺在氧化鋁孔隙中的一起，構(gòu)成一種機(jī)械功能優(yōu)異的SEI膜貫穿于孔隙結(jié)構(gòu)中，兩者彼此協(xié)同效應(yīng)，有效地將鋰金屬在碳酸酯電解液中的庫倫功率提高至97.5-98%（J. Mater. Chem. A,2016,4,2427-2432）。在第二代模型中，科研人員用3D集流體孔隙結(jié)構(gòu)代替無機(jī)孔隙層，在保持一代模型優(yōu)勢的一起，進(jìn)一步減小部分電流密度，推遲枝晶成長以及延伸鋰金屬的循環(huán)壽數(shù)至150周以上（ACS Appl. Mater. Interfaces2016,8,26801-26808）。在第三代模型中，經(jīng)過運用不定型碳為孔隙骨架，科研人員發(fā)現(xiàn)一種高比表面積三維成長的SEI膜能進(jìn)一步提高鋰金屬的循環(huán)壽數(shù)，該作業(yè)宣布在J. Mater. Chem. A,上。

近期，該團(tuán)隊與中科院上海硅酸鹽研究所研究員郭向欣、美國太平洋西北國家實驗室教授張繼光協(xié)作，開發(fā)了一種可移植性富LiF層作為器材化的鋰金屬維護(hù)膜（圖2）。該維護(hù)膜由交聯(lián)的納米級LiF域構(gòu)成，可將新堆積的金屬鋰與電解液溶劑離隔，防止直接接觸及副反應(yīng)，然后大幅度提高鋰金屬負(fù)極的循環(huán)功能。此外，這種可移植維護(hù)膜可以直接用作眾多鋰金屬電池體系的獨立維護(hù)組件，對電池功能的提高具有很好的促進(jìn)作用。此部分研究成果宣布在Nano Energy上。

以上作業(yè)獲得了我國博士后基金面上一等贊助、我國博士后基金特別贊助、寧波市自然科學(xué)基金、浙江省自然科學(xué)基金青年項目、國家自然科學(xué)基金外籍青年研究人員項目以及中科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項的支撐。

鋰二次電池

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