重磅关注！四川大学教授团队取得锂电池研究重要进展，登上国际顶刊！

锂金属电池凭借着较高理论比容量（3860 mAh g−1）和较低的电化学势（−3.04 V）成为最具潜力的高能量密度储能器件之一。然而，锂金属负极不可控的锂枝晶生长和界面副反应等问题，仍是当前锂金属电池应用过程中面临的重大挑战。

近日，四川大学材料科学与工程学院张云教授 团队基于正五价的聚锑酸材料（PAA）与金属锂反应生成的Li3Sb合金具有亲锂性和离子电导性，以及PAA独特的富含晶格水的烧绿石结构。通过锂金属负极结构设计和界面保护的策略，在稳定锂金属负极方面取得了重要进展。分别发表在国际顶级期刊Energy & Environmental Science（DOI：10.1039/D3EE04243J）和Angewandte Chemie International Edition（DOI：10.1002/anie.202403399）上。四川大学材料科学与工程学院 均为成果唯一通讯单位 ，博士研究生张玥莹为论文第一作者。吴昊教授、张云教授和尧猛副研究员为论文的通讯作者。

此次研究新进展的取得，离不开四川大学材料科学与工程学院 每一位参与研究的师生共同努力。

四川大学材料科学与工程学院 创建于2001年7月，由四川大学原材料科学系、金属材料系和无机材料系等三个实体系组建而成，2014年设立了新能源材料系。主要从事材料科学与工程领域的人才培养、科学研究及社会服务。

学院下设3个教学研究中心，拥有5个省部级科研平台 ，为科研、育人提供了广阔的平台和坚实的保障。

学院现有在职教职工109人，其中教学科研岗81人、专职科研岗35人；近年来，学院承担973、重点研发攻关、863等重大研究计划（含子课题）和面上项目39项，获重点重大基金项目7项；获国家技术发明奖二等奖1项，四川省科技进步奖一等奖1项；有发明专利170余项，发表SCI论文1200余 篇，彰显出不凡的科研实力。

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拓展阅读：

张云，四川大学料科学与工程学院博士生导师，新能源材料与器件中心主任、国家一流本科专业“新能源材料与器件”专业负责人。主要从事新能源材料的教学与科研工作；先后承担课题40余项，已获国家授权发明专利15 项；在高水平学术期刊发表SCI论文80多 篇。

吴昊，四川大学材料科学与工程学院新能源系研究员，博士生导师，英国皇家化学会“TOP 1% 高被引中国学者（2019）”，主要从事纳米材料在能源、化工、环境等领域的应用。先后承担多项国家与省部级科研项目，在多个国际知名学术期刊发表SCI论文110余 篇，10余篇论文入选ESI TOP 1%高被引论文。

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本文部分素材来源：四川大学官网 /官微

北化顶刊：兼具力学和电化学性能，大大提高金属锂电池安全性

导读：面对锂金属电池中锂枝晶的生长问题，本文选取固态聚合物作为研究对象进行改性，通过构建多个C-S-C键，制备出具有良好机械强度、导电性和锂离子传输效率全固态电解质。该研究也许将引导对于高聚合物电解质分子设计在锂金属电池中的重新思考。

锂金属电池具有极高的能量密度，被最有希望突破如今商用锂离子电池的一个研究方向。但是金属锂在反复充放电过程中会不可避免的形成枝晶，导致电池的刺穿而影响电池的整体安全。近日北京化工大学的孙晓明教授及其团队成功制备了硫醇支化全固态聚合物电解质，具有良好的机械性能和电化学性能，大大提高了金属锂电池的安全性。 相关论文以题为“Thiol-Branched Solid Polymer Electrolyte Featuring High Strength, Toughness, and Lithium Ionic Conductivity for Lithium-Metal Batteries”在Advanced Materials上发表。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202001259

传统的金属锂电池一般使用液态有机电极液，也因此导致了诸如渗漏和易燃等众多安全性问题，此外锂枝晶在电解液中的生长也会进一步影响电池的安全性，严重阻碍了金属锂电池的实际商业化应用。因此，开发新一代安全固态电解质材料具有非常重要的实际价值。但是目前对于固态电解质无法很好地在材料的机械稳定性、热稳定性、电化学稳定性各方面达到平衡，在追求某一性能时往往会导致其他方面性能的急剧下滑，因此还需针对其进行进一步的研究改性。

针对以上问题，作者精心设计了一种全新的固态聚合物电解质材料，并表现出了极佳的机械性能、低电阻和高离子传输效率。 该材料由MOFs（UIO-66）、PETMP、PEGDA协同交联合成。具有UIO-66与PETMP通过一个支化结构与PEGDA相连，使得锂离子传输效率在室温下可以达到2.26×10−4S cm−1。硫醇和烯烃光致聚合反应提供了多重C-S-C共价键，大大提升了材料的机械性能。而在电极上原位聚合，形成稳定的3D网络并确保了电极和电解质之间的无缝接触，大大减少了界面电阻。所组装的Li||LiFePO4全电池表现出了极好的安全稳定性，并在40℃下载0.1 C和0.5 C的电流密度下分别具有163.3、141.1 mAh g−1比容量，并且在0.5 C下循环500次后比容量还保有123.1 mAh g−1，展现了极佳的应用潜力。

总结来说，作者利用光致聚合反应，通过精心构建具有硫醇支化的固态聚合物电解质，使材料的机械性能、电阻和锂离子传输能力之间均表现出令人满意的结果。所组装的全固态金属锂电池和设计的一致表现出了极好的稳定性和良好的电化学性能。该研究结果展示了固态聚合物电解质巨大的潜力和价值，也对后续人们对于固态聚合物电解质分子排列设计具有非常重要的指导和借鉴意义。（文：Today）