理学院物理系张耀辉教授在锂金属保护方面取得重要进展

2018-07-11 10:30

近日,理学院物理系张耀辉教授在锂金属保护方面取得重要进展,研究成果发表于能源领域国际顶级期刊《Energy Storage Materials》,论文题目为《新型低电阻氧化锌基无机/有机双层薄膜在锂金属保护中的应用》(A novel ZnO-based inorganic/organic bilayer with low resistance for Li metal protection),团队博士生何一涛为论文第一作者,张耀辉教授为论文通讯作者,我校为第一通讯单位。

锂金属具有极高的理论容量和极低的电化学电位,以锂金属为负极的锂空气电池和锂硫电池被认为是很有希望的下一代储能电池。然而,对于锂金属负极的实际应用,以下问题亟待解决:(i)较低的库仑效率ii)充电/放电期间的体积膨胀iii)固体电解质界面(SEI)反复形成/破裂修复过程中电解质和锂金属的消耗等。上述问题的根本原因在于剥离/沉积过程中锂枝晶的生长。因此,如何抑制枝晶对锂金属负极的实际应用至关重要。关于金属锂的研究已纳入国家重点研发计划,锂空电池和锂硫电池都必须解决金属锂负极的问题。金属锂负极的性能不仅影响电池系统的容量和寿命;一定程度上,金属锂负极的安全性也决定了电池系统的安全性。该研究工作创造性地利用氧化锌在锂金属界面引导锂离子流,成功实现了锂离子的均匀电沉积,这为后续的研究工作指明了一个新的方向,提供了一种新的金属锂保护策略。此外,该工作还实现了金属锂界面电阻的大幅度降低,这对提升电池的电化学性能至关重要。研究工作得到了国家自然科学基金及西安理工大学李喜飞教授的合作支持。

张耀辉教授近年来致力于新型电解液、锂金属界面优化、固态电解质等研究工作,在该研究方向积累了丰富的经验。首次报道了光亮无枝晶金属锂的紧凑纳米棒结构(Nano Lett. 2014, 14, 68896896),通过优化电解液组成在光亮无枝晶金属锂的基础上大幅提升了锂电极的库伦循环效率(ACS Energy Lett. 2018, 3, 1419)。迄今发表SCI研究论文70篇,担任国家重点研发计划"新能源汽车"重大专项评审专家,研究成果曾入选锂电池领域2014年度十大创新技术。

原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S240582971830583X

 

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