金属锂负极材料

报告题目：金属锂负极材料

报告人：陶新永 教授

报告时间：2024年11月6日　9:00-9:30

报告地点：物理科技楼155

报告人简介：陶新永，教授，博士生导师。本科毕业于山东轻工业学院材料系，博士毕业于浙江大学材料学院，先后加入美国南卡大学、斯坦福大学从事博士后、访问学者研究。现任浙江工业大学科学技术研究院院长，国家杰出青年科学基金、国家优秀青年科学基金、浙江省杰出青年基金获得者，获教育部“新世纪优秀人才支持计划”、浙江省“钱江高级人才”计划支持，入选浙江省“151人才工程”第一层次、浙江省“高校领军人才培养计划”创新领军人才。入选斯坦福大学公布的“终身科学影响力排行榜”和科睿唯安“全球高被引科学家”。主要从事新型储能材料基础理论及应用研究，近年来主持国家自然科学基金和省部级项目15项，主持和参与企业应用项目20余项；共发表SCI收录论文300余篇，以第一或通讯作者在Science、Nature、Nat. Energy、Nat. Commun.、Sci. Adv.、Nano Lett.、ACS Nano、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Adv. Energy Mater.等影响因子大于10的期刊上发表100余篇；论文共被引用2.5万余次，入选ESI高被引论文24篇，H因子为83；获授权发明专利42项；合作编写英文书籍章节2章；应邀作国际会议邀请报告30余次；应邀担任IEEE-NANO 2013国际会议分会主席、第2届中国能源材料化学研讨会组委会委员、中国化学会第31届年会中新澳青年化学家论坛主席；担任Nature、Science、Nat. Energy、Nat. Commun.、Sci. Adv.、Nano Lett.、ACS Nano、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.等30余个国际知名期刊审稿人或仲裁人。

报告摘要：金属锂作为锂二次电池负极材料中的“圣杯”，具有十倍于传统石墨负极的理论容量（3861 mAh/g）和最低电化学势（-3.04 V vs 标准氢电极），是实现锂二次电池500 Wh/kg目标的最佳候选负极材料之一。金属锂二次电池是目前能源材料领域的研究热点，但目前金属锂负极存在以下三方面关键难题：1）容易生长锂枝晶，带来安全隐患；2）在循环过程中脱锂不均匀容易形成“死锂”，造成活性物质损耗；3）表面SEI膜稳定性差，影响循环寿命。围绕上述难题，我们团队借助冷冻透射电镜（Cryo-TEM）等系列先进技术，结合理论计算与性能测试，揭示了金属锂负极材料表面和界面调控机制，在敏感电池材料微尺度构效关系研究领域形成特色：

1）制备出一系列针对金属锂的“亲锂位点”修饰碳骨架材料。通过Cryo-TEM等技术首次对多孔碳骨架中“亲锂位点”进行了系统地分类和归纳，从原子尺度揭示了碳骨架“亲锂位点”和生物质保护层^[3]等对锂枝晶形核、生长和表界面状态的影响机制。

2）采用Cryo-TEM等技术，明确了“死锂”形成的微观机制，并提出和验证了“死锂”难题的解决策略：针对液态电解液体系，构筑了负载有碘的“生物遗态碳”骨架^[3]；针对全固态电解质体系，发展了外援通路策略。

3）为了更加有效调控LiF纳米晶在金属锂表面SEI膜中的均匀沉积，提出构建自组装单分子层（SAMs）的策略。揭示了SAMs对电解液可控分解的调控机制，构筑了高性能氟化SEI膜，实现了LiF含量和分布状态调控。