近期，河南大學特種功能材料教育部重點實驗室、材料學院趙勇課題組在鋰硫電池領域取得新進展，相關成果以“In situ Construction of Robust Biphasic Surface Layers on Li Metal for Li-S Batteries with Long Cycle Life”為題，在國際化學頂級期刊《德國應用化學》（Angewandte Chemie International Edition）上發(fā)表。

 

       鋰硫電池因其高的理論能量密度（2600 Wh kg-1）、正極活性物質硫低廉的價格等優(yōu)點，受到了人們的廣泛關注，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ哪茉创鎯�轉換設備。在電池循環(huán)過程中，由于鋰金屬負極的枝晶生長、以及其與電解液組分（包括溶解的多硫化物）發(fā)生副反應等問題，造成電池低的庫倫效率和循環(huán)穩(wěn)定性。因此，如何有效地抑制鋰負極的枝晶生長以及其與電解液組分的副反應，是包括鋰硫電池在內的鋰金屬電池領域面臨的一項重要挑戰(zhàn)。

 

       在該研究工作中，趙勇課題組借助“相似相溶原理”，解決了多價金屬氟化物在有機溶劑中的溶解問題。在此基礎上，將金屬氟化物溶解在高極性溶劑二甲亞砜中，從而發(fā)展了“原位構建堅固的雙相表面層抑制鋰枝晶生長和多硫化物穿梭”新策略。系統(tǒng)研究證明了雙相表面層能夠顯著提升電池循環(huán)過程中鋰金屬負極/電解質界面的離子傳輸速率和機械穩(wěn)定性，并抑制電解質中多硫化物的穿梭效應，從而提升鋰硫電池的庫倫效率和循環(huán)穩(wěn)定性。該研究工作不僅為解決鋰金屬負極的腐蝕和枝晶生長問題提供了新的技術手段，而且能夠為其它堿金屬負極的穩(wěn)定循環(huán)提供新的思路（Angewandte Chemie International Edition 2021, DOI: 10.1002/anie.202015049）。實驗室碩士生郭威和博士研究生韓慶為論文第一作者，趙勇教授和陳中輝博士為論文通訊作者。

 

       本工作得到了中組部、國家自然科學基金委、河南省科技廳、河南省教育廳和河南大學的大力支持。Angewandte Chemie International Edition是化學領域的頂級期刊，最新影響因子為12.959。

 

       論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202015049