便攜式智能器件與長(zhǎng)續(xù)航電動(dòng)汽車的發(fā)展，對(duì)可充電的二次電池的能量密度提出了更高的要求。當(dāng)鋰負(fù)極與硫正極相匹配時(shí)，組成鋰硫電池的容量高達(dá)2600Wh kg-1，這將適用于未來(lái)高能量密度需求的電動(dòng)汽車。

在前期的硫正極研究中，從納米材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與表面功能化出發(fā)（Journal of Power Sources, 2016, 321, 193；Nano Energy, 2017, 40, 390），制備出不同的活性納米催化劑復(fù)合材料（ACS Applied Materials & Interfaces, 2020, 12, 12727；Energy Storage Materials, 2020, 28, 375；ChemSusChem, 2020, 13, 3404），并選用原位光譜手段探究其相關(guān)作用機(jī)制 （Energy Storage Materials, 2019, 18, 246；Energy & Environmental Materials, 2020, DOI: 10.1002/eem2.12152）。

在眾多負(fù)極中，金屬鋰負(fù)極具有高的理論比容量和低的電極電勢(shì)。然而，壽命短和穩(wěn)定性差等問(wèn)題阻礙其商業(yè)化進(jìn)程。金屬鋰負(fù)極面臨挑戰(zhàn)：電化學(xué)形成的固態(tài)電解質(zhì)中間相（SEI）的脆性與疏松性，使金屬鋰發(fā)生不均勻沉積與溶解，最終形成枝晶；體積膨脹引起的電極結(jié)構(gòu)變形和粉化。這些問(wèn)題并非相互獨(dú)立，而是內(nèi)在關(guān)聯(lián)的。

針對(duì)上述問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所教授張躍鋼與研究員藺洪振團(tuán)隊(duì)，從表面功能化角度出發(fā)，在金屬鋰表面制備出有序結(jié)構(gòu)的有機(jī)/無(wú)機(jī)SEI層，并選用原位和頻振動(dòng)光譜手段研究其相關(guān)作用機(jī)制。

圖1. 金屬鋰表面SEI層的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2. 有序結(jié)構(gòu)SAHL-Li的自組裝演化過(guò)程及其界面有機(jī)、無(wú)機(jī)層的表征

圖3. 有序雙層SAHL SEI層修飾鋰金屬電極的電化學(xué)穩(wěn)定性

圖4. 原位SFG對(duì)SEI作用機(jī)制研究

相關(guān)研究成果以In-situ self-assembly of ordered organic/inorganic dual-layered interphase for achieving long-life dendrite-free Li metal anodes?in LiFSI-based electrolyte為題，發(fā)表在Advanced Functional Materials上，蘇州納米所博士王健為論文第一作者。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金及德國(guó)Alexander von Humboldt Foundation（德國(guó)洪堡基金會(huì)）等的支持。

文章來(lái)源：蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所