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2021-10-13
颗粒在线讯：电动汽车、智能电网、航空航天等领域的飞速发展，对能源存储系统提出了更高要求。随着锂离子电池的广泛应用，锂金属负极因其较高的理论比容量和较低的电化学电位备受关注。然而在电化学沉积或剥离过程中，锂金属负极的体积变化、界面不稳定性以及锂枝晶生长等原因导致的电池使用寿命缩短及安全问题，制约了锂金属电池的大规模商业化应用。
近日，过程工程所介科学研究部材料表界面研究小组，针对固体电解质界面 (SEI) 膜在充放电过程中的不稳定性，提出了SEI膜扩散受限的破裂机制，并进一步通过在电极外部施加平行磁场增强锂离子在SEI膜局部区域的扩散速率，实现锂离子在放电过程中的均匀剥离，抑制SEI膜的破裂，进而提高锂电池的电化学性能和使用寿命，为二次电池扩散受限问题提供了一种新的解决思路。相关工作发表在Advanced Energy Materials (Diffusion Enhancement to Stabilize Solid Electrolyte Interphase, Adv. Energy Mater. 2021, 2101774. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202101774)，本文第一作者为博士生陈云逸，通讯作者为韩永生研究员。
外加磁场强化界面传质抑制SEI膜的破裂
韩永生课题组长期从事材料表界面的反应和传质研究。针对二次电池充放电过程中，由于反应和传质不匹配导致的锂金属负极表面枝晶的生长问题，提出采用外加电场 (Adv. Energy Mater. 2019, 9, 1900019) 和外加磁场 (Green Energy Environ. 2020, https://doi.org/10.1016/j.gee.2020.12.014.) 强化锂离子传输，削弱电沉积界面处离子浓度梯度，达到抑制锂枝晶生成的目的。目前，正在研究外场对固态电解质中锂离子传导机制和传导速率等的影响，以期开发基于外场强化传质的高效安全储能技术，推动金属电池和固态电池的商业化应用。
该研究得到国家自然科学基金委以及多相复杂系统国家重点实验室项目的支持。
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