福州大学魏明灯教授、黄淑萍教授和日本長崎大学森口勇教授，CEJ观点：调控SnS中S 缺陷获得高性能的全固态锂电池负极- 大数跨境

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福州大学魏明灯教授、黄淑萍教授和日本長崎大学森口勇教授，CEJ观点：调控SnS中S 缺陷获得高性能的全固态锂电池负极

科学材料站

2021-09-23

导读：该观点文章分析了SnS的收缩现象，进而增强了电极材料与固态电解质的界面稳定性。

文章信息

调控SnS的收缩现象，从而控制S缺陷浓度，获得高性能的全固态锂电池负极

第一作者：王建标

通讯作者：魏明灯，黄淑萍，森口勇

单位：福州大学，日本国立長崎大学

研究背景

随着锂离子电池的推广，传统锂离子电池，由于采用有机电解液，其安全问题受到越来越多的关注和担忧。全固态锂离子电池由于高安全性、高能量密度等优点被认为是具有潜力的常规锂离子电池的替代品。

其中，硫化物基固态电解质凭借着制备工艺简单、机械性能好、离子电导率高等优势是富有可产业化前景的固态电解质。然而，电极材料与固态电解质之间不匹配性限制了全固态锂离子电池的进一步发展。

在此，本论文发现SnS在碳热还原效应下会发生迁移，进而产生S缺陷。而S缺陷的产生有利于电极材料与固态电解质界面的稳定，从而获得了高性能的全固态锂离子电池。

文章简介

本文中，来自福州大学的魏明灯教授，黄淑萍教授与日本国立長崎大学的森口勇教授合作，在国际知名期刊Chemical Engineering Journal上发表题为“Regulating the effects of SnS shrinkage in all-solid-state lithium-ion batteries with excellent electrochemical performance”的观点文章。

该观点文章分析了SnS的收缩现象，进而增强了电极材料与固态电解质的界面稳定性。

图 1. 不同温度下获得的SnS的EDS 和EELS谱图

文章要点

要点一：SnS的收缩现象

如图1所示，通过对比相同含碳量，不同温度下样品的元素分布图 (1-SnS-400, 1-SnS-500和1-SnS-600), 可以发现随着温度的升高，SnS的收缩现象越明显。Sn元素的分布向内部迁移明显，从而产生了S 缺陷，说明制备温度的升高有利于缺陷的产生。

而对比相同温度和不同含碳量的样品(1-SnS-400和2-SnS-400), 可以发现，碳含量的增加也同样有助于缺陷的产生。

要点二：SnS和固态电解质之间的匹配性

将获得不同样品进行全固态锂离子电池的组装，研究结果表明：缺陷浓度的增加，有利于获得SnS与固态电解质之间稳定的电化学性能。

因此，本篇中样品1-SnS-600和2-SnS-400的循环稳定性最好，即：缺陷的浓度增加有利于增强SnS与固态电解质之间的匹配性。

要点三：前瞻

当前对固态电解质与电极材料之间的匹配性问题还在探索当中。相比于常规锂离子电池，全固态锂离子已开发的负极材料很少。对材料进行缺陷引入也为以后的电极材料的设计提供一个思路。

文章链接

Regulating the effects of SnS shrinkage in all-solid-state lithium-ion batteries with excellent electrochemical performance

https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.132424

通讯作者简介

魏明灯教授。

福建省新型电化学储能材料重点实验室负责人、福建省科技创新领军人才、福建省优秀教师。1987.7毕业于福州大学化工系，1989.10起在福州大学工业催化研究所从事化肥催化剂研发，1996.10获得日本文部省国费奖学金赴国立长崎大学留学，开展钙钛矿型汽车尾气净化催化剂(deNOx)的研究，2000.3获得博士学位(工学)后，先后在日本国立东北大学（2000.4-2003.3）、日本产业技术综合研究所(AIST筑波研究中心；2003.4-2005.3)、日本学术振兴机构(JST；2005.4-2007.3)从事纳米/多孔材料及其在染料敏化太阳能电池、锂离子电池和费托合成催化剂中应用的研究，2007.4回国被聘为“闽江学者” 特聘教授，并开展新型能源转换与存储材料及器件的研究。负责承担了科技部863计划1项、国家自然科学基金项目5项(重点、重大计划培育、面上3项)以及教育部、福建省重大专项等10多个课题。

研究成果在Adv. Mater.、Nat. Commun., JACS、Adv. Funct. Mater.、Energy Enviorn. Sci.、Nano Energy、Small等国际期刊上发表英文SCI论文260多篇，他引8500多次，H指数50，拥有授权中国发明专利20多件