中山大學團隊攻克鋰金屬電池界面失穩難題

　　【儀表網 研發快訊】近日，中山大學材料科學與工程學院雷丹妮教授、王成新教授團隊在鋰金屬電池領域取得重要進展，相關成果連續發表于《德國應用化學》和《國家科學評論》，為實現高安全性、長循環穩定性的鋰金屬電池體系提供了新的理論框架和實用化技術路徑。
 

　　鋰金屬電池因能量密度高被視為下一代儲能技術的核心，但其商業化長期受困于電極界面副反應加劇及鋰枝晶生長失控等問題。研究團隊基于在鋁基納米材料領域的深厚積累(Science, 2017, 355, 267)(圖1)，創新性地利用乙醇鋁(Al(EtO)3)納米線的獨特配位活性，設計出分子結構工程策略。通過Al(EtO)3與聚乙二醇二丙烯酸酯(poly-PEGDA)定向配位，成功構建出連續穩定的Al(EtO)3–poly-PEGDA界面結構，不僅形成鋰離子遷移的快速通道，還將電解質的氧化穩定性提升至5 V以上。同時，鋰負極表面原位生成的鋁基固態電解質膜兼具良好的機械強度和離子導電性，顯著抑制鋰枝晶生長。基于該技術的鋰金屬電池在4.5 V電壓下展現出優異的循環性能(圖2)。相關成果于2025年5月2日發表于《德國應用化學》。
 

圖1 批量制備的Al(EtO)3納米線的光學照片和掃描電子顯微圖。
 

　　為了進一步提升鋰金屬電池的能量密度和安全性，團隊利用分子結構工程策略，構建三元復合電解液添加劑體系：通過Al(EtO)3與氟代碳酸乙烯酯和乙氧基五氟環三磷腈分子的協同配位，在電極表面原位聚合形成均勻的固態電解質界面，同步緩解三元正極晶格應力并抑制負極枝晶，提升了鋰金屬電池在4.7 V電壓下的循環穩定性和安全性(圖3)。該突破性進展發表于2025年5月10日《國家科學評論》。
 

　　目前，研究團隊正在構建多元協同添加劑數據庫及專利池。篩選降本增效配方，推動該技術體系在鋰離子電池、固態電池等領域的產業化應用。雷丹妮教授表示：“分子結構工程策略已通過系統性驗證，下一步將通過深度產學研合作，加速實現從實驗室到市場的跨越。”