我院教師在化學類頂級學術期刊《Angewandte Chemie International Edition》上發表儲能電池最新成果

近日，我院闵宇霖教授及徐巾婷博士聯合澳大利亞阿德萊德大學郭再萍院士、同濟大學劉明賢教授在化學類頂級學術期刊《Angewandte Chemie International Edition》上發表了題為《Sulfonyl Molecules Induced Oriented Lithium Deposition for Long-Term Lithium Metal Batteries》儲能電池文章，bevictor伟德官网2023屆碩士研究生張達為第一作者（目前在同濟大學攻讀博士學位），bevictor伟德官网為論文第一單位。

锂金屬負極因其高理論容量和低還原電位被認為是最有潛力的金屬負極材料。然而，低溫下離子傳輸動力學的不足和枝晶的生長使得锂金屬電池存在嚴重電池容量的衰減和一系列安全問題。實際上，這些問題都與锂金屬負極的沉積和成核條件密切相關。

圖1、DFT計算不同化學組分

通過DFT計算比較了不同化學組分與锂離子的配位距離和相應的巴德電荷轉移，證明了2,4,6-三羟基苯磺酰氟對锂離子獨特的結合能力，有利于負極/電解液界面的锂離子轉移和成核，這種優勢即使是在低溫下(−60 oC)也得到了保持。

作者通過XRD和電荷密度梯度分析了低溫下的锂成核趨勢，驗證了有機小分子對锂優勢成核的調控作用。通過掃描電子顯微鏡和冷凍透射電子顯微鏡測試，發現有機小分子調控的锂負極顯示出更緻密的沉積，這表明活性層有利于快速的锂成核，從而提高負極的庫倫效率。

圖2、(a) 在−30 oC用不同基材锂電鍍/剝離後的XRD圖譜。(b) 不同基體中鍍锂後負極表面的電位分布和高度變化。(c) 有機活性層在 (110) 和 (200) 晶面上的吸附能量。(d) 電荷密度梯度系圖。不同溫度下锂沉積的SEM圖像，(e) 銅，(f) 有機活性層。(g) 、(h)不同界面的低溫TEM圖像。

圖3、通過氩離子濺射的XPS光譜分析了不同SEI的界面化學組分，(a, b) 銅。(c, d) 有機活性層。負極/電解質界面反應的原位拉曼測試。

該工作得到國家自然科學基金、上海市電力材料防護與新材料重點實驗室、上海市儲能電池測控技術服務平台支持。

論文鍊接：https://doi.org/10.1002/anie.202315122