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湖南日報·新湖南客戶端 2025-04-11 11:10:06
湖南日報·新湖南客戶端4月11日訊（通訊員 曾壇）近日，湘潭大學材料科學與工程學院黃建宇團隊在全固態(tài)電池領(lǐng)域取得重要進展。研究成果《使用熔融鹽電解實現(xiàn)金屬氟化物正極的高溫性能》發(fā)表于能源領(lǐng)域頂刊《先進能源材料》（Advanced Energy Materials，中科院1區(qū)Top期刊，影響因子24.4）。材料科學與工程學院碩士研究生張宇軒為論文第一作者，博士研究生陳俊宇和張雪冬為論文共同第一作者；黃建宇教授、黃俏副教授為論文共同通訊作者，湘潭大學為論文第一完成單位。
基于金屬氟化物正極（MFs）的鋰電池因其潛在的高能量密度被認為是具有前景的鋰電池體系，近年來引起了研究界的廣泛關(guān)注。然而，MFs的循環(huán)性能欠佳，在高于常溫工況下容量衰減問題更加嚴重。在高溫條件下，MFs極易催化液體電解質(zhì)分解，導(dǎo)致活性物質(zhì)溶解，形成不穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面膜（CEI），造成電池容量“跳水”。
鑒于此，團隊開發(fā)了一種高溫穩(wěn)定的無有機溶劑電解質(zhì)（Organic Solvent-Free Electrolyte，簡稱OSFE，本質(zhì)為一種熔鹽電解質(zhì)），同時采用化學氣相沉積（CVD）技術(shù)對MFs正極進行非晶碳包覆，“雙管齊下”提升了MFs在高溫下循環(huán)性能。本研究中使用NiF2作為一種代表性的MFs正極匹配OSFE進行電化學性能評價。基于所開發(fā)的OSFE和表面工程，NiF2正極在80 ℃下循環(huán)160次后，放電容量保持在450 mAh/g（相當于其81%的理論容量），庫侖效率接近100%。此外，在OSFE中加入Li10GeP2S12 (LGPS)電解質(zhì)，可提高OSFE的離子電導(dǎo)率，進一步拓寬正極的工作溫區(qū)。當使用添加10 wt.% LGPS的OSFE作為電解質(zhì)時，NiF2在60 ℃下循環(huán)300次后容量保持在350 mAh/g。這些進展表明了使用OSFE提升MFs高溫循環(huán)性能的潛力，為實現(xiàn)其商業(yè)化提供了技術(shù)支撐。
近年來，材料科學與工程學院以高比能二次鋰電池為研究特色開展了大量基礎(chǔ)研究，獲得了多項高水平研究成果，為解決新能源基礎(chǔ)研究與工程應(yīng)用中的重大工程化問題做出了貢獻。其中，黃建宇團隊迄今已獲批國家自然科學基金重點項目等國家級項目多項。在各類能源材料頂級期刊等期刊發(fā)表論文20余篇。
責編：胡孟婷
一審：胡孟婷
二審：蔣睿
三審：白培生
來源：湖南日報·新湖南客戶端
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