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        新材料所科研人員在材料科學頂刊《Small》發表三維分級實用化鋰金屬電池研究新突破

        來源:|發布時間:2021-05-13 14:27:32


                近日,我所先端材料基因組創新團隊在材料科學國際頂級期刊《Small》(中科院一區TOP,影響因子11.459)上發表題為“Super-assembled hierarchical CoO nanosheets-Cu foam composites as multi-level hosts for high-performance lithium metal anodes”的最新研究論文。齊魯工業大學(山東省科學院)為第一完成單位,碩士研究生張潤豪為第一作者,指導導師李勇博士為共同第一作者兼通訊作者。
                原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202101301

                鋰金屬負極由于其高理論比容量(3860 mAh/g)和低電極電位(-3.040 V)的優勢,被認為是下一代高比能電池負極材料的首選。但是,鋰金屬負極在實際應用中面臨鋰枝晶生長和體積膨脹引起的安全性挑戰。設計具有三維分級微/納米結構的親鋰復合材料是鋰金屬負極發展過程中的關鍵科學問題,被認為是一種解決高安全瓶頸、推進鋰金屬負極產業化應用的有效手段。
                該工作以設計符合實用化性能的鋰金屬負極為目的,通過水熱組裝和熱注入方法成功制備了Li-CoO-泡沫銅復合電極。熱注入后XRD和反應的吉布斯自由能變化證明了CoO層通過物理吸附熔融的金屬鋰,這使得自發潤濕框架成為可能。相比于通過化學反應吸附熔融鋰的親鋰氧化物,CoO納米片在鋰注入過程中形貌不發生變化,從而形成了多級結構,為后續的Li剝離/沉積過程提供穩定的亞微米結構。基于復合電極在剝離/沉積過程中的形貌分析,提出了“三維分級剝離/沉積理論”,為探索鋰沉積提供了豐富的理論基礎。該工作制備的復合金屬鋰負極實現無枝晶、無“死鋰”的循環,進而獲得在對稱電池和全電池體系中優異的電化學性能,提升了儲能系統的安全性。
                論文第一作者張潤豪為研究所2018級碩士研究生,主要研究方向為鋰金屬負極材料的制備與性能研究,目前以第一作者發表IF>10的SCI論文3篇,總影響因子超過40。李勇博士,碩導,先端團隊科研骨干,主要研究方向包括高比能清潔能源材料、瞬態儲能器件的設計與制備等。主持國家重點研發計劃項目子課題1項,作為科研骨干參與軍科委XXXX計劃重點項目1項、科教產融合試點工程專項4項,近5年在國際著名期刊Energy Storage Mater.、Nano Energy、Adv. Energy Mater.、JMCA、Small、Nanoscale等發表高水平SCI收錄論文30余篇,申請發明專利4項。
         

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