清华北大相继发布固态电池研究成果

中国粉体网讯  选择性氟代芳香锂盐用于全固态电池的溶剂化结构和界面化学调控

近日，清华大学化工系刘凯团队报道了一类不对称锂盐：选择性氟化芳香型锂盐，用于调节聚合物电解质中的溶剂化结构和界面化学行为。通过改造阴离子的结构，减弱锂离子与聚合物链的耦合，增强锂离子与阴离子的配位。同时阴离子与聚合物之间的氢键促使形成了一种“三联体”溶剂化结构，提高了电解质的均匀性和机械强度，诱导生成了富含Li₂O的超薄界面层。该分子工程策略有望促进高性能全固态锂金属电池的进一步发展。

论文第一作者为清华大学化工系2020级博士生闫帅帅，通讯作者为清华大学化工系刘凯副教授。该研究工作得到了北京市自然科学基金、国家自然科学基金的支持。相关成果以“Selectively fluorinated aromatic lithium salts regulate the solvation structure and interfacial chemistry for all-solid-state batteries”为题发表在学术期刊《Science Advances》上。

刘凯，清华大学化工系副教授、特别研究员、博士生导师。2005-2009年吉林大学化学学院本科，2009-2014年清华大学化学系博士（导师：张希教授），2014-2019年斯坦福大学博士后（合作导师：崔屹教授），2019年7月初入职。曾入选第十五批海外高层次人才引进计划，获《麻省理工科技评论》 “35岁以下科技创新35人”（TR35）中国榜单，《麻省理工科技评论》全球青年科技创新奖，瑞士Dinitris N. Chorafas青年研究奖（全球每年遴选30人）、清华大学学术新秀等多项奖励。担任北京膜学会第八届理事，中国航天科技集团功能膜材料技术中心学术委员会委员，《SmartMat》、《高等学校化学学报》、《Chinese Chemical Letters》青年编委，《膜科学与技术》、《Trans Tianjin University》通讯编委。2019年入职以来，以通讯作者身份在国际知名学术期刊（如Nature Energy、Nature Communications、Angew、Advanced Materials、ACS Nano,Nano Letters等）发表论文30余篇。研究成果多次被Science、Nature Materials、NPG Asia Materials等学术刊物撰专文Highlight和报道，同时也被CNN、BBC和科技日报等媒介报道。总被引21000多次，h-指数为73。

具有调控相间氧化还原的固态硫正极全固态锂硫电池

近日，北京大学材料科学与工程学院庞全全团队提出了一种调控固态正极电解质氧化还原行为的方案，目标是通过实现界面动态稳定性，进而稳定硫的固-固氧化还原（SSSR）主反应。与传统的通过外部抑制固态正极电解质分解的策略不同，通过将WS₂引入玻璃-陶瓷相的Li₆PS₅I（LPSI）中，作者合成了一种新型Li_6.2P_0.8W_0.2S₅I（LPWSI）电解质作为正极电解质，其离子电导率高达1.2 mS cm^-1。在首次充电时，LPWSI正极电解质在与活性材料接触后会经历初级分解并形成界面层。除了形成S⁰、硫代磷酸盐和LiI外，界面中还包含WS₂，它提供了丰富的界面内Li⁺传输路径，从而提高了硫代磷酸盐氧化还原反应的可逆性。因此，基于LPWSI正极电解质的全固态锂硫电池表现出优异的电化学性能。

论文的第一作者为北京大学博士研究生沈凯尔，通讯作者为北京大学庞全全研究员。相关成果以“Solid Catholyte with Regulated Interphase Redox for All-Solid-State Lithium-Sulfur Batteries”为题发表在学术期刊《Advanced Materials》上。

庞全全，北京大学材料科学与工程学院研究员，博士生导师。2020、2021、2023、2024年科睿唯安交叉学科高被引科学家，2022年、2023年“斯坦福大学”全球2%顶尖科学家。获海外高层次人才计划青年项目，十四五重点研发计划“新能源汽车”重点专项青年首席科学家，主持国家“十三五”重点研发计划“政府间合作”重点专项目、基金委重大研究计划培育项目等。以第一/通讯作者在Nature（2篇）、Nat. Energy （2篇）、Joule（4篇）、Nat. Commun.（4篇）、JACS、PNAS、Adv. Mater.（4篇）、Angew. Chem.（4篇）等杂志发表多篇论文，多篇入选ESI热点论文和高被引论文，担任EcoMat、Rare Metal、Energy Materials Advance、Carbon Energy等杂志青年编委。

参考来源：

Science Advances、Advanced Materials、清华大学、北京大学

（中国粉体网编辑整理/苏简）

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