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鲁兵安教授、樊令副教授,AFM观点:原位构建均匀稳定且富有弹性的钾电池负极SEI

鲁兵安教授、樊令副教授,AFM观点:原位构建均匀稳定且富有弹性的钾电池负极SEI 科学材料站
2024-07-03
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导读:鲁兵安教授、樊令副教授,Advanced Functional Materials观点:原位构建均匀稳定且富有弹性的钾电池负极SEI



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文 章 信 息


为高性能钾电池原位构建均匀且富有弹性的固态电解质中间相

第一作者:顾明远

通讯作者:樊令*,鲁兵安*

单位:湖南大学



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研 究 背 景


固体电解质中间相(SEI)是电池的重要组分之一,在电池循环过程中对负极表面起到钝化作用,因此SEI的钝化效果是影响电池循环性能的关键因素。均匀性是SEI的关键性质之一,良好的均匀性能够为SEI的钝化提供保障,是SEI能够展现出长期稳定钝化效果的前提。而随着对SEI研究的发展,发现SEI的机械性质也对其钝化效果具有重要影响。本篇观点探究了在钾电池体系中,SEI的均匀性以及机械弹性对其钝化效果的影响,为未来SEI的研究提供了参考,有助于加速对于SEI的进一步探索。



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文 章 简 介


近日,来自湖南大学的鲁兵安教授与樊令副教授在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表题为“In Situ Construction of Uniform and Elastic Solid–Electrolyte Interphase for High-Performance Potassium Batteries”的观点文章。该观点文章探索了SEI的均匀性以及机械弹性对于SEI对负极表面钝化效果的影响,并进一步将这些影响反应到电池的循环性能上。

图1. 分子与负极之间相互作用的理论计算和可视化绘图以及SEI性质的表征



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本 文 要 点


构建均匀稳定且富有弹性的SEI对于SEI的长期有效钝化以及电池的长循环寿命来说至关重要。本文通过向基础电解液中引入可聚合单体咖啡酸苯乙酯(CAPE)。CAPE与负极间存在广泛的弱相互作用,使其能够在电解液的还原过程中优先到达负极并接触电子。CAPE中的不饱和碳-碳双键可以接收电子并发生加成聚合反应,进而在负极表面形成均匀的且富有弹性的含聚合物SEI。良好的均匀性使SEI为负极表面提供了良好的钝化效果,而优良的机械弹性则使SEI能够更好地适应负极材料在循环过程中巨大的体积变化,从而保证自身的结构稳定性。两种优良的性质协同作用,使得SEI能够为负极表面提供长期有效的钝化效果,最终使得钾电池的循环寿命得到了大幅度提升。

虽然对于SEI的研究已经取得了很大的进展,但目前为止依然有限,未来需要继续深入地对SEI进行探索研究,以提供SEI各种性质的全面理解。



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文 章 链 接


In Situ Construction of Uniform and Elastic Solid–Electrolyte Interphase for High-Performance Potassium Batteries

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202407867



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通 讯 作 者 简 介


鲁兵安教授简介:湖南大学教授,2012年获兰州大学物理学博士学位。在水系电池、钾离子电池和锌离子电池领域拥有丰富的经验。在许多著名期刊上发表了250多篇论文,包括Nature, National Science Review, Nature Sustainability, 和Nature Communications,H指数为83,文章他引量约为20000。此外,鲁兵安教授还是Clarivate高被引学者。


樊令副教授简介:湖南大学副教授。在钾离子电池及电解液领域拥有丰富的经验。在National Science Review, Angewandte Chemie International Edition,Advanced Materials, Energy & Environmental Science等期刊发表论文20余篇。



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第 一 作 者 简 介


顾明远于2024年毕业于湖南大学物理学专业,获理学博士学位。他的研究兴趣包括设计和制备用于钾离子电池的先进电解质和电极材料。


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