2月13日，《先進材料》（Advanced Materials）在線刊發(fā)了我院王得麗教授的研究論文《富含硫空位和1T相的二硫化鉬納米片作為人工SEI助力實現(xiàn)400 Wh kg?1的金屬鋰電池》（Sulfur Vacancies and 1T Phase-Rich MoS2 Nanosheets as an Artificial Solid Electrolyte Interphase for 400 Wh kg–1 Lithium Metal Batteries, DOI: 10.1002/adma.202312773）。
鋰金屬負極與高電壓正極匹配構(gòu)筑的鋰金屬電池具有比能量高等優(yōu)勢而備受關(guān)注。然而，金屬鋰枝晶的生長導(dǎo)致電池存在循環(huán)壽命短、安全性能差等問題。因此，構(gòu)建高楊氏模量和離子導(dǎo)率的人工SEI是調(diào)控鋰離子均勻沉積抑制鋰枝晶生長，提高電池循環(huán)壽命及安全性能的關(guān)鍵。
圖1. EMoS2的作用機理和實用性軟包電池性能
基于此，我院王得麗教授課題組采用簡單的壓印法以剝離的二硫化鉬納米片為單元在金屬鋰負極表面構(gòu)建了多功能人工SEI旨在解決金屬鋰電池中棘手的鋰離子不均勻沉積，鋰枝晶生長和N∕P高等問題。研究發(fā)現(xiàn)剝離的MoS2具有諸多優(yōu)勢，例如含有大量硫空位和富1T相可以降低Li成核過電位，降低Li+傳輸能壘；而且剝離的MoS2具有很高的楊氏模量和優(yōu)異的離子導(dǎo)率，可以有效抑制Li枝晶的生長和SEI的不斷破裂/生成；良好的界面潤濕性和均勻的層狀結(jié)構(gòu)可以調(diào)控優(yōu)化鋰離子通量加快反應(yīng)動力學(xué)。最終匹配高壓NCM811正極可以實現(xiàn)400 Wh kg?1的軟包全電池性能并穩(wěn)定循環(huán)100次。利用富硫空位和1T相超薄二硫化鉬納米片構(gòu)建人工SEI的策略為實現(xiàn)長循環(huán)穩(wěn)定性的高能量密度鋰金屬電池提供了新的指導(dǎo)。
我校為該項工作的第一完成單位及通訊單位，化學(xué)與化工學(xué)院秦金磊博士為該論文的第一作者，王得麗教授為論文的通訊作者。該工作受到我校材料學(xué)院黃云輝教授和裴非博士在軟包電池組裝及測試等方面的幫助。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金（22279036和52202236）以及中國博士后科學(xué)基金（2022M711232）的資助。
論文連接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202312773。
