近日，环境与化学工程学院蒋永、赵兵研究员课题组在硫化物全固态锂金属电池领域又取得重要进展，相关研究成果以“A tailored dual-layer electronic shielding interface enabled dendrite-free solid-statelithium metal batteries”为题发表在能源领域国际知名期刊《Nano Energy》（JCR和中科院一区Top，IF=17.6）。
该论文第一作者为2020级博士生时亚茹。此前，时亚茹同学以第一作者身份在《Energy Storage Materials》（2023，63, 103009；IF=20.4）已发表一篇硫化物固态电解质亲锂/高界面能界面修饰层的相关工作。
图1 本工作设计的具有双层电子阻隔界面层的全固态锂电池的示意图
在本项工作中，课题组提出了一种新颖的双层电子阻隔界面层调控理念，通过锂金属和有机氟化物的原位转化反应，调整Li/Li6PS5Cl界面人工层的组成和结构。精心设计的界面层展现出一种分层梯度结构，具有柔韧的富含有机物的上层和富含LiF的下层，并通过密度泛函理论（DFT）计算验证了双层界面的优势。具有高粘附功的柔性层改善了界面润湿性，并保护了固体电解质层的完整性；下层LiF较高的界面能，在抑制锂枝晶生长方面发挥了关键作用。此外，双层界面层良好的电子绝缘特性，可以阻止电子隧道效应并最大限度地减少电子进入硫化物电解质中。这种精心设计的方法巧妙地整合了各种界面特性并实现了对沉积过程的精确控制，为推进硫化物基全固态锂金属电池带来了希望。
图2 双层电子阻隔界面层的制备以及电子阻隔作用
本论文工作由8188威尼斯娱人城环境与化学工程学院独立完成，环化学院蒋永研究员、徐毅副教授、赵兵研究员为共同通讯作者。该研究团队对硫化物全固态电池有多年丰富的研究经验，围绕硫化物电解制备和电解质/电极相容性研究取得大量成果，研究工作发表在（Chemical Engineering Journal, 2020, 393, 124706；Nano Energy, 2021, 84, 105906；Chemical Engineering Journal, 2022, 429, 132411；Energy Storage Materials, 2023, 63, 103009等），目前正在推进全固态软包电池的试制和工艺优化研究工作。该项工作得到国家自然科学基金（22179080, 22379091）、上海市创新团队的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.109150
