我院教师在化学类顶级学术期刊《Angewandte Chemie International Edition》上发表储能电池最新成果

近日，我院闵宇霖教授及徐巾婷博士联合澳大利亚阿德莱德大学郭再萍院士、同济大学刘明贤教授在化学类顶级学术期刊《Angewandte Chemie International Edition》上发表了题为《Sulfonyl Molecules Induced Oriented Lithium Deposition for Long-Term Lithium Metal Batteries》储能电池文章，金沙2023届硕士研究生张达为第一作者（目前在同济大学攻读博士学位），金沙为论文第一单位。

锂金属负极因其高理论容量和低还原电位被认为是最有潜力的金属负极材料。然而，低温下离子传输动力学的不足和枝晶的生长使得锂金属电池存在严重电池容量的衰减和一系列安全问题。实际上，这些问题都与锂金属负极的沉积和成核条件密切相关。

图1、DFT计算不同化学组分

通过DFT计算比较了不同化学组分与锂离子的配位距离和相应的巴德电荷转移，证明了2,4,6-三羟基苯磺酰氟对锂离子独特的结合能力，有利于负极/电解液界面的锂离子转移和成核，这种优势即使是在低温下(−60 oC)也得到了保持。

作者通过XRD和电荷密度梯度分析了低温下的锂成核趋势，验证了有机小分子对锂优势成核的调控作用。通过扫描电子显微镜和冷冻透射电子显微镜测试，发现有机小分子调控的锂负极显示出更致密的沉积，这表明活性层有利于快速的锂成核，从而提高负极的库伦效率。

图2、(a) 在−30 oC用不同基材锂电镀/剥离后的XRD图谱。(b) 不同基体中镀锂后负极表面的电位分布和高度变化。(c) 有机活性层在 (110) 和 (200) 晶面上的吸附能量。(d) 电荷密度梯度系图。不同温度下锂沉积的SEM图像，(e) 铜，(f) 有机活性层。(g) 、(h)不同界面的低温TEM图像。

图3、通过氩离子溅射的XPS光谱分析了不同SEI的界面化学组分，(a, b) 铜。(c, d) 有机活性层。负极/电解质界面反应的原位拉曼测试。

该工作得到国家自然科学基金、上海市电力材料防护与新材料重点实验室、上海市储能电池测控技术服务平台支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202315122