华中科技大学孙永明Nature Energy-固体电解质界面SEI | 石墨基锂离子电池LIBs

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2023年10月31日 00:04

在电解质中，锂离子Li+去溶剂化及其在固体电解质界面solid–electrolyte interphase (SEI) 处的扩散，是限制石墨基锂离子电池快速充电的两大决定性步骤。

今日，华中科技大学武汉光电国家研究中心涂水彬Shuibin Tu, Bao Zhang，孙永明Yongming Sun等，在Nature Energy上发文，报道了低溶剂配位的锂离子Li+溶剂化结构，并诱导发生在无机物的内亥姆霍兹Helmholtz平面附近。与常规固体电解质界面SEI组分相比，Li3P可以实现更低Li+去溶剂化势垒和更快Li+通过SEI的扩散能力。

在石墨表面构建了一层超薄的S桥磷层，其原位转化为具有高离子电导率的Li3P基SEI晶体。具有这种石墨阳极的软包电池显示出了10分钟和6分钟（6C和10C）充电分别为91.2%和80%容量，以及在6C充电速率时，超过2000次循环的82.9%的容量保持率。该项研究，揭示了快速充电锂离子电池lithium-ion batteries (LIBs)固体电解质界面SEI成分和结构调控的重要性。

Fast-charging capability of graphite-based lithium-ion batteries enabled by Li3P-based crystalline solid–electrolyte interphase.

利用Li3P基晶体固体电解质界面相，实现了石墨基锂离子电池的快速充电能力。

图1:石墨负极界面相anode interphase的锂离子Li+溶剂化结构的理论研究。

图2:P-S-石墨的制造。

图3:在P-S-石墨上，Li3P基固体电解质界面SEI的表征。

图4 具有Li3P基SEI石墨负极的电化学性能。

图5: 具有Li3P基SEI石墨负极时，在Ah-级软包电池的快速充电能力。

文献链接

Tu, S., Zhang, B., Zhang, Y. et al. Fast-charging capability of graphite-based lithium-ion batteries enabled by Li3P-based crystalline solid–electrolyte interphase. Nat Energy (2023).

https://doi.org/10.1038/s41560-023-01387-5

https://www.nature.com/articles/s41560-023-01387-5

本文译自Nature。

来源：今日新材料

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【作者简介】

孙永明，博士，华中科技大学武汉光电国家研究中心教授、博士生导师，入选国家高层次青年人才项目，《麻省理工学院科技评论》“TR35 全球科技创新领军人物”（35 Innovators Under 35）中国区榜单。孙永明教授长期从事新型储能材料与技术（锂离子电池、锂金属电池、锌金属电池等）等方向的科学研究。孙永明教授在新型储能材料与技术相关领域取得了一系列突出成果，发表通讯作者或第一作者论文60+篇，包括Nature Energy （2）、Nature Communications（2）、Science Bulletin (1)、 Journal of the American Chemical Society（1）、Angewandte Chemie (1) 、Advanced Materials （5）、Advanced Energy Materials (3)、Advanced Functional Materials (5) 、Energy & Environmental Science（1）、Joule（1）、Chem（1）等。此外，获得国内外授权专利10余项目。据google scholar统计, 所发论文引用超过19000次，H因子为61。