近日，我校材料科学与工程学院陶新永教授团队通过微观认知金属锂晶体的生长机制，解决了高比能金属锂二次电池中锂枝晶不可控生长的难题，相关成果连续发表于Science子刊《Science Advances》和Nature子刊《Nature Communications》。
陶新永教授与新加坡南洋理工大学楼雄文教授（共同通讯作者）联合我校张文魁教授、浙江大学田鹤教授提出了用于改善金属锂负极稳定性的NaMg(Mn)F3亚微米立方体，并在其表面包覆碳作为电池系统中的“缓释胶囊”，可以将功能性的金属离子和氟离子长效缓慢释放到电解液中。冷冻透射电镜技术证实，金属离子原位形成的金属层可以诱导锂的均匀形核，氟离子则可以增强固态电解质界面膜的稳定性。经可溶金属氟化物修饰的锂负极在2 mA/cm2电流密度下，经过1000次循环库伦效率仍然保持在98%以上，高于常规金属锂负极材料。(Sci.Adv.2020,6,eaaz3112)
陶新永教授与我校校聘副教授刘育京博士（共同通讯作者）联合我校张文魁教授、浙江大学田鹤教授、南京大学金钟教授，受生物矿化作用的启发，采用三氟乙醇处理的天然蛋膜（TESM）调控金属锂的结晶行为。冷冻透射电镜的原子级成像显示，TESM可以抑制锂单晶沿枝晶生长取向，特别是<111>晶向的生长。TESM中亲锂蛋白组分可以参与固态电解质界面膜的形成，从而提升锂离子通量，减少高指数晶面的优先生长，实现无枝晶的锂沉积。形成了从仿生机制出发，以晶体学的微观视角深入认知并解决锂沉积本质问题的全新的研究思路。(Nat.Commun.2020,11,488)
两篇论文的第一通讯单位均为浙江工业大学，第一作者分别是我校博士生袁华栋及博士生居治金。
论文链接：
https://advances.sciencemag.org/content/6/10/eaaz3112
https://www.nature.com/articles/s41467-020-14358-1
资料链接：
陶新永，浙江工业大学材料学院副院长，教授，博导，获国家自然科学基金优秀青年基金项目资助（2017年），主要研究方向包括碳基功能材料制备及储能性能，先进二次电池及新能源材料等，共发表SCI收录论文130余篇，以第一或通讯作者在Nat. Commun.、Sci. Adv.、ACS Nano、Nano Lett.、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Adv. Energy Mater.等IF>10学术期刊上发表30余篇论文，SCI引用近1万次，入选ESI高被引论文12 篇，H因子51，获授权发明专利36项，合作编写英文章节2章。
图1. 羧基端基的自组装单分子层通过引入偶极矩加速LiTFSI还原分解动力学，诱导形成富LiF的固态电解质界面膜，使金属锂电池在苛刻条件下依旧获得超长循环寿命
图2. 自组装单分子层偶极矩关联的静电势等值面计算及富LiF的固态电解质界面膜冷冻透射电镜原子级结构可视化