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    金屬鋰枝晶抑制研究獲新進展

    • 發表時間:2016/6/27

      12月4日,哈爾濱工業大學理學院物理系青年教師張耀輝副教授以第一作者身份在國際著名學術期刊《納米快報》 (《Nano Letters》,2013年度影響因子為12.94,5年影響因子為14.45)在線發表了題為《具有自取向納米結構的無枝晶金屬鋰的電沉積》(Dendrite-Free Lithium Deposition with Self-Aligned Nanorod Structure)的科研論文,哈爾濱工業大學物理系為第二署名單位。

      金屬鋰具有極高的理論比容量(3860 mAh/g)、最負的還原電位(-3.04 V,相對于氫標電位)和極小的密度(0.59 g/cm3),長期以來一直被視為一種極具競爭力的高容量二次電池負極材料。近來,隨著全球化石類能源的日漸短缺,開發以金屬鋰為負極的高容量二次電池重新成為國際研究的前沿熱點問題。然而,在電池充電過程中極易形成金屬鋰枝晶,造成電極循環的庫侖效率下降,甚至出現內部短路,電池熱失效或發生爆炸。四十多年來,金屬鋰電極的枝晶抑制一直沒有得到有效解決。張耀輝在這篇論文中,成功地在液態電解液中實現了無枝晶光亮金屬鋰電極的電沉積,解決了這一難題;此外,該文還首次發現液態電解液體系中電沉積的金屬鋰電極實際上具有緊湊型納米棒結構,此結果與之前人們認為無枝晶的金屬鋰應為致密結構的預測不同。該結構的發現有助于正確理解金屬鋰電極的沉積/溶解機理,進而促進金屬鋰枝晶抑制這一研究方向的深入。通訊評議審稿人認為:“該文中呈現的金屬鋰電極的均勻性及光滑程度非常高,該文報道了一個重要的研究成果(The images presented in the manuscript are gorgeous in terms of uniformity and smoothness. The results made in this paper would be a great achievement)。”

      張耀輝先后于2001年和2006年在哈爾濱工業大學取得學士和博士學位,博士畢業后在華南理工大學進行了兩年博士后研究工作,于2009年入職哈爾濱工業大學理學院物理系。張耀輝獲國家留學基金委全額資助,于2012年9月至2013年9月赴美國西北太平洋國家實驗室進行為期一年的訪問學者研究。目前已在《電源雜志》、《美國陶瓷會志》、《國際氫能》、《固態離子》、《國際應用陶瓷技術》等國際期刊發表SCI論文30余篇,主要研究方向為新能源材料物理、固體氧化物燃料電池、鋰離子電池等。

    金屬鋰枝晶抑制研究獲新進展

     

    無枝晶金屬鋰電極(緊湊納米棒結構)

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