近日，化学与化工学院张茂峰教授团队在锂硫电池化学储能领域取得新进展。相关成果以题“Construction of Robust and Criss-Crossed LiOH Nanosheets on Lithium Metal Anodes for Stable Lithium–Sulfur Batteries”在材料领域国际知名期刊《Advanced Materials》上发表。新进教师魏传亮博士为论文第一作者，张茂峰教授和山东大学熊胜林教授（我校兼职教授）为论文共同通讯作者。合肥工业大学为论文第一通讯单位。
该研究首次提出了一种精准的“结合水分子化学金属锂负极界面调控策略”。利用一水合乙二胺分子（C2H8N2·H2O）与金属锂负极的选择性反应在金属锂负极表面原位构建了均匀、超薄、坚固、纵横交错且亲锂的LiOH纳米片界面层。由于LiOH层的超低电导率和丰富的离子传输通道，锂沉积发生在LiOH层下方，从而保护锂金属负极减少电解液的腐蚀。坚固（14 GPa）且纵横交错的LiOH纳米片犹如坚固的“铠甲”能够阻挡锂枝晶的不可控生长。具有亲锂性的LiOH层能够均化电极表面的Li+分布，并降低界面处的Li+扩散势垒，促进锂的均匀沉积。在多功能LiOH层的调节下，锂金属负极的问题得以解决。
当用于锂硫电池时，C2H8N2·H2O 改性的锂（MLi）有效缓解了可溶性多硫化锂的侵蚀，锂金属负极和电池性能均显著提高。通过优化电解液的成分、界面反应时间、分子反应器的种类以及反应工艺技术，电池的性能可得到进一步提升。其它含结合水的分子可能具有相同的功能。此外，本研究提出的策略还可推广至其它金属负极（钠、钾、镁、锌等）。这些方面目前课题组正在进行系统研究，为锂金属负极及其它金属负极的改进提供了新的启示。
该研究得到了国家自然科学超越传统电池体系重大研究计划、国家自然科学联合基金重点项目、安徽省自然科学面上项目、合肥工业大学青年教师科研创新启动专项等项目的联合资助和合肥工业大学分析测试中心的大力支持。
近年来，研究团队一直围绕微纳尺度多功能新能源材料的设计与可控制备开展基础应用研究，并将其应用于碱金属（锂/钠/钾）、锂硫、硅基等高能量密度新型二次电池体系，实现了能源的高效存储与利用。近五年在Adv. Mater.、Sci. Bull.、Adv. Funct. Mater.、ACS Nano、Energy Storage Mater.等发表论文50余篇。相关研究成果为国家能源可持续发展提供了重要的科技支撑。
论文网址：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202514592
（张茂峰/文 魏传亮/图 李平/审核）
责任编辑：雷磊
