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下载Firefox锂金属负极因其高理论比容量(3860 mAh g-1)和低的标准氧化还原电位(-3.04 V vs. 标准氢电极,SHE)而被认为是理想的负极材料。然而,其不可控的电沉积行为、枝晶的生长和脆弱的SEI膜等问题,阻碍了其实际应用。在锂沉积过程中,电极表面很窄的范围内的浓度场、电场、温度场和应力场等多物理场会发生剧烈波动,显著影响锂的沉积行为。揭示这些复杂的多物理场的动态变化,以及它们对锂沉积过程的影响,对于进一步理解锂的沉积行为至关重要。
近日,我院张鹏教授、董金超教授、李剑锋教授及化学化工开元电子游戏赵金保教授团队合作在锂金属负极电极/电解液界面研究方面取得新进展,相关成果以“Optimizing interface concentration and electric fields for enhanced lithium deposition behavior in lithium metal anodes”为题发表在Energy & Environmental Science。
团队合作开发了一种原位增强拉曼光谱定量技术来追踪锂金属/电解液界面阴离子浓度场的演变。通过在电解液中加入惰性内标物TTE进行标定,得到了锂金属沉积过程中界面阴离子浓度定量变化的拉曼光谱证据。在此基础上提出了一种高阴离子浓度界面(HACI)来优化电极/电解液界面的阴离子传输行为,表现出了优异的循环性能和稳定性。本工作说明界面多物理场的优化可以有效地调控锂的沉积行为,为从界面多物理场角度研究锂的沉积行为提供了一个新的视角。
我院2020级博士研究生刘佳祥为本论文第一作者,化学化工开元电子游戏博士生华海明为本论文做出重要贡献。张鹏教授、董金超教授、李剑锋教授和赵金保教授为论文共同通讯作者,论文还得到了英国贝尔法斯特女王大学的Jie Lin助理教授的支持和帮助。该工作得到国家自然科学基金项目(21875195, 21875198, 22005257, 21925404, 22222903, 22021001),中央高校基本科研业务费专项资金(20720190040)和福建省产学研联合创新项目(2023H6029)资助。
全文链接:https://doi.org/10.1039/D4EE01816H
(图/文 储能学系)