近年来,青岛能源所固态能源系统技术中心崔光磊研究员和董杉木研究员,在锂金属电池和锂金属负极保护等科学领域持续攻坚克难,取得了一系列具有国际影响力的研究成果(Chem. Mater. 2017, 29, 4682-4689; Chem. Sci. 2018, 9, 3451-3458; Chem. Mater. 2018, 30, 12, 4039-4047; Angew. Chem. 2019, 131, 5997-6001; Small 2019, 15, 1900269; Chem. Mater. 2020, 32, 8, 3405-3413)。正是在这些工作推进的过程中,通过在线差分电化学质谱研究发现:在充放电过程中,锂金属电池中会产生大量的H2,那么锂金属负极会不会与H2反应形成LiH?LiH会不会是锂金属负极的膨胀粉化失效的罪魁祸首呢?秉承着“敢为天下先”和“精诚合作”的团队精神,历经二年多的刻苦攻关,终于取得突破性成果。首先,团队将在线差分电化学质谱系统进行巧妙地升级,实现在线滴定气体分析功能。而后,通过氘水(D2O)滴定金属锂负极(判据:2Li + 2D2O → 2LiOD + D2↑; LiH + D2O → LiOD + HD↑),在国际上首次发现失效粉化的金属锂负极中存在大量导电性差的氢化锂(LiH),且实用型锂金属电池(2.805 mAh cm-2 LiCoO2, 50 μm Li)的循环性能与锂金属负极中LiH的积累呈负相关性。更重要的是,揭示了LiH的生成和分解是由一个温度敏感的化学平衡(Li + 1/2H2

相关成果已于近日发表于Angewandte Chemie International Edition,固态能源系统技术中心许高洁、李杰东、王超三位老师为文章的共同第一作者,通讯作者为崔光磊研究员和董杉木研究员。
该工作得到了国家重点研发计划,中国科学院战略先导项目,国家****科学基金,中国科学院青年促进会基金,山东省重点研发计划等项目的支持与资助。(文/图 许高洁 董杉木 崔光磊)
Gaojie Xu,# Jiedong Li,# Chao Wang,# Xiaofan Du, Di Lu, Bin Xie, Xiao Wang, Chenglong Lu, Haisheng Liu, Shanmu Dong,* Guanglei Cui,* and Liquan Chen. The formation/decomposition equilibrium of LiH and its contribution on anode failure in practical lithium metal batteries. Angewandte Chemie International Edition, DOI: 10.1002/anie.202013812
原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202013812

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