教學(xué)設(shè)備

隨著全球能源轉(zhuǎn)型推進(jìn)，開發(fā)安全、耐用的儲(chǔ)能技術(shù)成為行業(yè)難題。固態(tài)電解質(zhì)界面（SEI）作為調(diào)控電池安全性與循環(huán)壽命的核心功能層，需兼具良好的電子絕緣性和優(yōu)異的離子傳導(dǎo)性。湖南大學(xué)物理與微電子科學(xué)學(xué)院魯兵安教授團(tuán)隊(duì)提出SEI能帶工程策略，并基于該策略構(gòu)建了兼具良好電子絕緣性與高離子傳導(dǎo)性的SEI，為破解鉀離子電池循環(huán)穩(wěn)定性難題提供了新的解決方案。

研究人員基于能帶工程策略，發(fā)現(xiàn)了富含Si-O基的SEI兼具優(yōu)異電子絕緣特性與高離子傳導(dǎo)能力的協(xié)同優(yōu)勢(shì)。通過高嶺土組分在電化學(xué)循環(huán)過程中發(fā)生的可控溶解-結(jié)構(gòu)重構(gòu)效應(yīng)，成功誘導(dǎo)致密鈍化層的原位構(gòu)筑。通過高嶺土組分在電化學(xué)循環(huán)過程中發(fā)生的可控溶解-結(jié)構(gòu)重構(gòu)效應(yīng)，成功誘導(dǎo)致密鈍化層的原位構(gòu)筑。基于能帶工程策略實(shí)現(xiàn)了石墨負(fù)極時(shí)循環(huán)1600次后容量保持率達(dá)84.07%；與普魯士藍(lán)正極構(gòu)建全電池體系展現(xiàn)出600次循環(huán)后容量保持率接近100%。

SEI能帶工程策略。

該研究基于能帶工程理論揭示了SEI能級(jí)特性與電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的構(gòu)效耦合機(jī)制，所提出的電解質(zhì)改性策略兼具經(jīng)濟(jì)性與普適性，為堿金屬電池技術(shù)發(fā)展提供了重要理論支撐。成果以“Energy Band-Engineered Solid Electrolyte Interphase for Stable Potassium-Ion Batteries”為題發(fā)表于Cell旗艦期刊Joule，湖南大學(xué)物理與微電子科學(xué)學(xué)院為第一單位，博士生馬雪梅為第一作者，博士生張典偉、博士后傅虹瑋為共同作者，魯兵安教授為唯一通訊作者。該工作得到湖南大學(xué)何勇民教授與樊令副教授、克萊姆森大學(xué)Apparao M. Rao教授以及中南大學(xué)周江教授等人的支持。

來源：湖南大學(xué)物電院