近期，河南大學(xué)特種功能材料教育部重點實驗室、材料學(xué)院趙勇課題組在鋰硫電池領(lǐng)域取得新進展，相關(guān)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(xué)頂級期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》（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(zhì)硫低廉的價格等優(yōu)點，受到了人們的廣泛關(guān)注，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ哪茉创鎯�轉(zhuǎn)換設(shè)備。在電池循環(huán)過程中，由于鋰金屬負(fù)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(yīng)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(fù)極的枝晶生長以及其與電解液組分的副反應(yīng)，是包括鋰硫電池在內(nèi)的鋰金屬電池領(lǐng)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(chǔ)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(gòu)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(fù)極/電解質(zhì)界面的離子傳輸速率和機械穩(wěn)定性，并抑制電解質(zhì)中多硫化物的穿梭效應(yīng)，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(fù)極的腐蝕和枝晶生長問題提供了新的技術(shù)手段，而且能夠為其它堿金屬負(fù)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(xué)基金委、河南省科技廳、河南省教育廳和河南大學(xué)的大力支持。Angewandte Chemie International Edition是化學(xué)領(lǐng)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