張進(jìn)濤教授課題組在《先進(jìn)材料》發(fā)表高性能鋰-碘電池研究新進(jìn)展
近日，化學(xué)與化工學(xué)院張進(jìn)濤教授課題組在Wiley出版社主辦的重要國際期刊《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上，以“A 3D and Stable Lithium Anode for High-Performance Lithium–Iodine Batteries”（DOI: 10.1002/adma.201902399）為題，在線發(fā)表了關(guān)于碳材料構(gòu)建鋰金屬負(fù)極和鋰碘電池的最新研究進(jìn)展。2016級碩士生李康與北京化工大學(xué)胡自玉教授為共同第一作者，張進(jìn)濤教授為通訊作者。
鋰金屬由于其具有高達(dá)3860 mAh g-1的理論容量和低至-3.04 V的陽極電勢，非常適合用作電極材料，然而鋰金屬電極在電池循環(huán)過程中極易生成鋰枝晶，引發(fā)安全問題。上述因素阻礙了鋰金屬電極在鋰-硫，鋰-碘等電池中的應(yīng)用。張進(jìn)濤教授課題組合成了氮磷共摻雜的碳布用作負(fù)載鋰的骨架材料，通過實(shí)驗(yàn)觀測和理論計(jì)算的手段發(fā)現(xiàn)，氮磷共摻雜可以有效提高鋰原子與碳之間的結(jié)合能，提高了碳布的親鋰性，使得熔融鋰可以均勻負(fù)載至碳布上。得到的復(fù)合鋰金屬電極可以有效抑制鋰枝晶的生長，延長了電極壽命。當(dāng)這種復(fù)合電極用于鋰-碘電池負(fù)極時，極大地提升了鋰-碘電池的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。這一研究成果為設(shè)計(jì)構(gòu)建高性能鋰金屬電池提供了新的思路。
近年來，張進(jìn)濤教授課題組圍繞碳材料在鋰-碘電池中的應(yīng)用開展了系統(tǒng)的研究工作。2017年在Nature Communications上發(fā)表的成果（DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-017-00649-7）研究了雜原子摻雜對于多孔碳吸附碘以及鋰-碘電池氧化還原反應(yīng)的催化作用；2019年在Nano Research上發(fā)表的工作（DOI：https://doi.org/10.1007/s12274-018-2251）則揭示了碳材料電容效應(yīng)對于提高鋰-碘電池倍率性能的影響。本文中的工作通過碳材料摻雜改性提高鋰金屬負(fù)極穩(wěn)定性，進(jìn)一步提升了鋰-碘電池電化學(xué)性能。
該項(xiàng)工作得到了國家自然基金委，山東省泰山學(xué)者等項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201902399
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