2026-03-24 13:44
智能非牺牲界面策略助力无负极固态锂金属电池高效循环无负极固态锂金属电池(AF-SSLMBs)因兼具锂金属负极高理论比容量(3860 mAh g-1)和固态电解质高安全性优势,被视为下一代高能量密度储能体系的有力候选。然而,该体系在实际应用中面临严峻挑战:传统铜集流体上锂沉积/溶解的可逆性差,且锂金属与电解质组分间的寄生反应持续消耗活性锂,导致库伦效率(CE)低下。特别是在无负极构型中,由于缺乏过量锂储备,任何不可逆的锂损失都会直接转化为容量快速衰减,这成为制约其商业化应用的核心瓶颈。
目前广泛采用的LiNO3等牺牲型添加剂虽能改善界面稳定性,但需要通过多次循环(通常>10次)的分解消耗才能建立稳定的固态电解质界面(SEI),这一过程会显著消耗宝贵的初始锂库存,与无负极电池的设计理念相悖。因此,开发能够在首次循环即形成稳定保护层且无需牺牲的非牺牲型添加剂,成为该领域的迫切需求。
针对上述挑战,中国科学院大连化学物理研究所李先锋研究员、杨晓飞研究员与安徽大学姜明老师合作提出了一种“智能非牺牲界面”(Smart Non-Sacrificial Interphase, SNI)分子工程策略。研究团队选用5-硝基-2-巯基苯并咪唑(N-MBI)作为非牺牲型电解质添加剂,利用其自适应特性:沉积前自发组装成保护层,沉积时原位化学转化为具有锂亲和性的界面层,并在循环中持续稳定存在,构建出超薄、自适应且功能持久的人工界面层。该工作发表在国际顶级期刊Angewandte Chemie International Edition上,尹倩文为本文第一作者。
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无负极固态锂金属电池(AF-SSLMBs)因兼具锂金属负极高理论比容量(3860 mAh g-1)和固态电解质高安全性优势,被视为下一代高能量密度储能体系的有力候选。然而,该体系在实际应用中面临严峻挑战:传统铜集流体上锂沉积/溶解的可逆性差,且锂金属与电解质组分间的寄生反应持续消耗活性锂,导致库伦效率(CE)低下。特别是在无负极构型中,由于缺乏过量锂储备,任何不可逆的锂损失都会直接转化为容量快速衰减,这成为制约其商业化应用的核心瓶颈。
目前广泛采用的LiNO3等牺牲型添加剂虽能改善界面稳定性,但需要通过多次循环(通常>10次)的分解消耗才能建立稳定的固态电解质界面(SEI),这一过程会显著消耗宝贵的初始锂库存,与无负极电池的设计理念相悖。因此,开发能够在首次循环即形成稳定保护层且无需牺牲的非牺牲型添加剂,成为该领域的迫切需求。
针对上述挑战,中国科学院大连化学物理研究所李先锋研究员、杨晓飞研究员与安徽大学姜明老师合作提出了一种“智能非牺牲界面”(Smart Non-Sacrificial Interphase, SNI)分子工程策略。研究团队选用5-硝基-2-巯基苯并咪唑(N-MBI)作为非牺牲型电解质添加剂,利用其自适应特性:沉积前自发组装成保护层,沉积时原位化学转化为具有锂亲和性的界面层,并在循环中持续稳定存在,构建出超薄、自适应且功能持久的人工界面层。该工作发表在国际顶级期刊Angewandte Chemie International Edition上,尹倩文为本文第一作者。
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