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針對鋰金屬界面不穩(wěn)定的頑疾，我國科學院波資料技能與工程研究所新式儲能資料與器材團隊進行了一系列的界面多孔結構設計，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械壓力，然后改進了鋰金屬界面SEI膜易破損的問題，并完成了鋰金屬負極庫倫功率及循環(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合FEC成膜添加劑的復合辦法，將堆積鋰金屬按捺在氧化鋁孔隙中的一起，構成一種機械功能優(yōu)異的SEI膜貫穿于孔隙結構中，兩者彼此協(xié)同效應，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集流體孔隙結構代替無機孔隙層，在保持一代模型優(yōu)勢的一起，進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膜（圖2）。該維護膜由交聯(lián)的納米級LiF域構成，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，然后大幅度提高鋰金屬負極的循環(huán)功能。此外，這種可移植維護膜可以直接用作眾多鋰金屬電池體系的獨立維護組件，對電池功能的提高具有很好的促進作用。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、寧波市自然科學基金、浙江省自然科學基金青年項目、國家自然科學基金外籍青年研究人員項目以及中科學院戰(zhàn)略性先導科技專項的支撐。

鋰二次電池

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