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湘潭大學(xué)在國際能源材料頂級期刊發(fā)表論文

  湖南日報(bào)·新湖南客戶端   2025-04-11 11:10:06

湖南日報(bào)·新湖南客戶端4月11日訊通訊員 曾壇近日,湘潭大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院黃建宇團(tuán)隊(duì)在全固態(tài)電池領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。研究成果《使用熔融鹽電解實(shí)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(jìn)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(xué)與工程學(xué)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(xué)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(rèn)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,高于常溫工況下容量衰減問題更加嚴(yán)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(tuán)隊(duì)開發(fā)一種高溫穩(wěn)定的無有機(jī)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(shí)采用化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)對MFs正極進(jìn)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MFs正極匹配OSFE進(jìn)行電化學(xué)性能評價(jià)。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(dāng)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),提高OSFE的離子電導(dǎo)率,進(jìn)一步拓寬正極的工作溫區(qū)當(dāng)使用添加10 wt.% LGPSOSFE作為電解質(zhì)時(shí),NiF260 ℃下循環(huán)300次后容量保持在350 mAh/g。這些進(jìn)展表明使用OSFE提升MFs高溫循環(huán)性能的潛力,為實(shí)現(xiàn)其商業(yè)化提供了技術(shù)支撐

近年來,材料科學(xué)與工程學(xué)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(xiàng)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(xiàn)。其中,黃建宇團(tuán)隊(duì)迄今已獲批國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等國家級項(xiàng)目多項(xiàng)。在各類能源材料頂級期刊等期刊發(fā)表論文20余篇。

責(zé)編:胡孟婷

一審:胡孟婷

二審:蔣睿

三審:白培生

來源:湖南日報(bào)·新湖南客戶端

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