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　　科研人員圍繞降低富鋰錳基正極材料的首次不可逆容量,、循環(huán)過(guò)程中電壓衰減和氧析出等關(guān)鍵問(wèn)題開(kāi)展研究，并取得系列成果(Nature Communications, 2016, 7, 12108,；ACS Applied Materials & Interfaces, 2017, 9, 3661,；Advanced Material Interfaces, 2018, 1701465；ACS Applied Materials & Interfaces, 2019, 14, 14023,；Energy Storage Materials, 2019, 16, 220,；Cell Reports Physical Sciences, 2020, 1, 100028；Matter, 2021, 4, 1,；Energy Storage Materials, 2021, 3, 388),；著力研發(fā)攻關(guān)富鋰錳基正極材料工程化技術(shù)；根據(jù)實(shí)際電池要求(高可逆面積容量,、低N/P比以及低注液量),，針對(duì)金屬鋰負(fù)極體積膨脹嚴(yán)重、電解液/電極界面不穩(wěn)定,、循環(huán)壽命短等共性問(wèn)題,，開(kāi)展了高容量長(zhǎng)壽命金屬鋰負(fù)極的創(chuàng)新研究。通過(guò)石墨烯與金屬鋰復(fù)合重構(gòu),，實(shí)現(xiàn)了金屬鋰在石墨烯上的可控負(fù)載與高面積容量下鋰沉積穩(wěn)定性的提升,，同時(shí)降低了循環(huán)過(guò)程中的體積膨脹，緩解了“死鋰”層引起的傳質(zhì)受阻(Advanced Energy Materials, 2018, 1703152,；Energy Storage Materials, 2018, 15, 226,；ACS Applied Materials & Interface, 2018, 10, 20387,；Energy Storage Materials, 2019, 21, 107；Energy Storage Materials, 2019, 23, 693.),；設(shè)計(jì)構(gòu)筑了一系列穩(wěn)定性良好的電解液/電極人造界面層，并深入探究了其作用機(jī)制(Nano Energy, 2019, 62: 55-63,；Energy Storage Materials, 2019, 23: 418-426,；Journal of Materials Chemistry A, 2019, 7, 6267.)。
 

　　科研人員在高安全性及耐高電壓電解液及其在鋰離子/鋰金屬電池中的應(yīng)用方面也取得了進(jìn)展(Electrochimica Acta, 2015, 151, 429,；Journal of Power Sources,， 2015, 278, 190；Journal of Power Sources, 2018, 391, 113-119,；Electrochimica Acta, 2019, 320, 134633,；Journal of Energy Chemistry, 2020, 48 , 375–382.)，在鋰金屬二次電池電芯設(shè)計(jì)與制作工藝方面開(kāi)展技術(shù)研發(fā),，申請(qǐng)了系列發(fā)明專利,，初步建立了電池全流程工藝，并制定了鋰金屬二次電池測(cè)試與評(píng)價(jià)規(guī)程,。
 

　　為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)鋰金屬二次電池的長(zhǎng)壽命目標(biāo),，科研人員通過(guò)在常規(guī)碳酸酯基電解液(1.0 M LiPF6 in EC/DMC with 2 wt.% LiPO2F2)中加入高度氟代醚類溶劑，改變鋰離子溶劑化結(jié)構(gòu),，使LiPO2F2以固體形式從電解液中析出并覆蓋在正,、負(fù)極表面，有效增強(qiáng)了電解液/正極界面的高電壓耐受性,，提升了鋰負(fù)極沉積行為的可逆性,。科研人員結(jié)合在鋰金屬二次電池關(guān)鍵材料及電芯工藝研發(fā)基礎(chǔ),，采用富鋰錳基正極材料為正極,、鋰金屬為負(fù)極，應(yīng)用該新型電解液體系設(shè)計(jì)構(gòu)建了一款容量為3.6Ah,、能量密度達(dá)430Wh/kg的新型鋰金屬二次電池,，并表現(xiàn)出優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性。相關(guān)研究成果發(fā)表在ACS Energy Letters上,。
 

　　研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目,、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng),、中科院科技服務(wù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃(STS),、中科院伙伴計(jì)劃對(duì)外合作重點(diǎn)項(xiàng)目、寧波市“科技創(chuàng)新2025”重大專項(xiàng)和中國(guó)博士后科學(xué)基金項(xiàng)目等的資助,。
 

430Wh/kg鋰金屬二次電池及其電化學(xué)性能