清華新聞網(wǎng)4月27日電 鋰金屬電池被廣泛視為鋰電技術(shù)未來(lái)發(fā)展的“圣杯”。但是，在電池循環(huán)過(guò)程中鋰金屬表面易呈現(xiàn)不規(guī)則演變，進(jìn)而折損電池壽命并導(dǎo)致安全隱患，是本領(lǐng)域的核心難題。深入理解鋰金屬的多形態(tài)晶型特征、演變機(jī)制并對(duì)其實(shí)現(xiàn)有效的調(diào)控是解決該問(wèn)題的唯一途徑，也是對(duì)現(xiàn)階段充實(shí)該領(lǐng)域理論的迫切需求。
近日，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院材料研究院楊誠(chéng)、康飛宇課題組創(chuàng)新性地從多物理場(chǎng)視角下揭示鋰金屬負(fù)極的多形體演化機(jī)制及調(diào)控策略，并在頂級(jí)期刊發(fā)表綜述論文。該綜述首先系統(tǒng)地介紹了模擬不同形態(tài)鋰金屬演變的理論模型，并討論了不同模型存在的局限性；總結(jié)了鋰金屬及其表層SEI膜等的化學(xué)、電化學(xué)和冶金學(xué)性質(zhì)對(duì)不規(guī)則形態(tài)鋰演變生長(zhǎng)的影響，和延緩、抑制與定向誘導(dǎo)不規(guī)則鋰演變以改善鋰金屬電池穩(wěn)定性和安全性能的研究進(jìn)展；最后總結(jié)了金屬負(fù)極存在的挑戰(zhàn)，并展望了其未來(lái)的發(fā)展方向。
綜述中，作者從更加底層的多物理場(chǎng)（離子濃度場(chǎng)、電場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和溫度場(chǎng)）視角系統(tǒng)分析了液體電解質(zhì)系統(tǒng)中三種不同類(lèi)型不規(guī)則鋰沉積形貌的形成機(jī)理、影響因素和調(diào)控策略。在總結(jié)和歸納前人觀(guān)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，為深入理解電化學(xué)電池中鋰金屬沉積/溶解演變行為提供了新穎和更加深入的見(jiàn)解。此外，本文所提出的多物理場(chǎng)分類(lèi)法及其相關(guān)的理論知識(shí)也有助于理解其他金屬的電化學(xué)演變行為，為開(kāi)發(fā)高性能金屬負(fù)極電池提供了指導(dǎo)性作用，具有重要的研究?jī)r(jià)值。
總結(jié)在電化學(xué)循環(huán)過(guò)程中，多物理場(chǎng)（離子濃度場(chǎng)，電場(chǎng)，應(yīng)力場(chǎng)和溫度場(chǎng)）與多形態(tài)鋰金屬演變之間的聯(lián)系
相關(guān)成果近日以“多物理場(chǎng)視角下鋰金屬負(fù)極的多形體演化機(jī)制及調(diào)控策略”（Polymorph Evolution Mechanisms and Regulation Strategies of Lithium Metal Anode under Multiphysical Fields）為題發(fā)表在國(guó)際期刊《化學(xué)綜述》（Chemical Reviews）。清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院楊誠(chéng)副研究員、康飛宇教授和美國(guó)加州大學(xué)爾灣分校忻獲麟教授是本文的共同通訊作者。清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院鄒培超博士和隋一明為本文的第一作者。
論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemrev.0c01100
供稿：深圳國(guó)際研究生院
編輯：李華山
審核：呂婷
