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第一作者：夏爽

通訊作者：劉麗麗，吳宇平

通訊單位：南京工業(yè)大學(xué)，東南大學(xué)

吳宇平，東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院二級(jí)教授，博士生導(dǎo)師，英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士，德國(guó)薩克森科學(xué)院通訊院士。2014年獲國(guó)家杰出青年基金。2014年獲得“國(guó)家杰出青年科學(xué)家”稱號(hào)，多次入選“全球高被引科學(xué)家”之列，2015年被湯森路透從“全球高被引科學(xué)家”評(píng)為“全球最具影響力的科研精英”。主要從事鋰離子電池及其關(guān)鍵材料、超級(jí)電容器、水系電池等儲(chǔ)能方面的研究和開發(fā)工作。（信息來源1：https://ny.njtech.edu.cn/info/1012/1582.htm）（信息來源2：https://power.seu.edu.cn/2022/0222/c38031a399289/pagem10.htm）

劉麗麗，南京工業(yè)大學(xué)副教授，碩士生導(dǎo)師，新能源材料與器件系副系主任。目前主持國(guó)家自然科學(xué)基金（青年），江蘇省自然科學(xué)基金（青年），江蘇省高校面上基金。研究方向：金屬（鋰、鈉）氧氣電池，超級(jí)電容器。（信息來源：https://ny.njtech.edu.cn/info/1012/2262.htm）

論文速覽

鋰金屬電池（LMBs）因其高能量密度，是理想的下一代儲(chǔ)能設(shè)備。然而，由于鋰金屬陽(yáng)極（LMAs）在充放電過程中的不穩(wěn)定性等問題阻礙了LMBs的商業(yè)化進(jìn)程。

本論文針對(duì)鋰金屬電池（LMBs）存在的安全性和循環(huán)性能問題，提出了通過改性隔膜來提升鋰金屬陽(yáng)極（LMAs）性能的解決方案。研究團(tuán)隊(duì)制備了涂有導(dǎo)電Super P和Mg(NO₃)₂（MN）的隔膜（SP@MND），該隔膜能夠在醚類和酯類電解液中穩(wěn)定釋放Mg²⁺和NO^3-，形成具有良好離子導(dǎo)電性的保護(hù)層，從而標(biāo)準(zhǔn)化Li⁺的沉積，顯著提升了LMAs的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用SP@MND的鋰金屬電池在0.5 mA cm^-2的條件下能夠?qū)崿F(xiàn)超過4800小時(shí)的長(zhǎng)循環(huán)壽命，并且在高達(dá)50 mA cm^-2的大電流密度下也能保持穩(wěn)定循環(huán)。

圖文導(dǎo)讀

圖1：不同隔膜在0.5 mA cm^-2和1.0 mA cm^-2條件下鋰沉積/剝離的庫(kù)侖效率，說明SP@MND隔膜在鋰沉積/剝離行為中的優(yōu)越性。

圖2：SP@MND在Li//Li電池中的電化學(xué)性能。

圖3：Li//S電池在1 C條件下的長(zhǎng)期循環(huán)性能和庫(kù)侖效率，以及對(duì)應(yīng)的充放電電壓平臺(tái)。

圖4：Li//LFP電池在不同電流密度下的電化學(xué)性能。

總結(jié)展望

本研究通過創(chuàng)新性地在隔膜中引入Super P和Mg(NO₃)₂，成功制備了SP@MND改性隔膜，顯著提升了鋰金屬電池的電化學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，改性后的隔膜能夠在高電流密度下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的長(zhǎng)循環(huán)，且具有較低的容量衰減率和高庫(kù)侖效率。

這些結(jié)果不僅證明了SP@MND改性隔膜在提高鋰金屬電池性能方面的潛力，而且為未來鋰金屬電池的實(shí)際應(yīng)用和商業(yè)化提供了新的思路和方法。研究團(tuán)隊(duì)期望通過進(jìn)一步優(yōu)化改性隔膜的制備工藝和組成，能夠?qū)崿F(xiàn)更高性能的鋰金屬電池。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Sustainable Release of Mg(NO₃)₂ from Separator Boosts Electrochemical Performance of Lithium Metal as Anodes for Secondary Batteries

期刊：Energy & Environmental Science

DOI：10.1039/D4EE01426J

原創(chuàng)文章，作者：計(jì)算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://m.xiubac.cn/index.php/2024/06/24/824ba314f3/

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