学院新闻

材料学院陈仕谋教授团队在《Angewandte Chemie International Edition》上发表研究论文

发文时间:2025-12-31

  近日,材料科学与工程学院陈仕谋教授团队Angewandte Chemie International Edition上发表了题为Ether-Anchored MOFs Enable Stable Pseudosuspension Electrolytes for High-Energy Lithium Metal Batteries的研究论文。该工作提出了一种短链醚功能化MOF (S@MOF) 作为分子尺度的溶剂化调节剂,可同时调控电解液体相Li+溶剂化结构并引发生成定制化固态电解质界面膜(SEI优化的电解液可支撑锂金属电池在宽温度范围内 (10~60 °C) 及高压 (4.5 V) 条件稳定运行

锂金属电池面临的核心挑战在于缺乏能兼顾高压正极与锂金属负极的电解液。现有体系(酯/醚)均存在固有缺陷,导致界面不稳定和电池失效且高负载、高温等实际工况条件下的界面副反应更加严重。因此,开发能同时形成稳定的正负极界面膜,并实现快速离子传输的新型电解液是突破瓶颈的关键。基于此,本研究提出了一种具有伪悬浮特性的S@MOF电解质,可以有效防止纳米颗粒聚集,激活MOF/醚功能,并消除了对过量共溶剂或添加剂的需求。采用此策略可以实现锂金属电池在10~60 °C宽温和4.5 V高电压下的稳定循环,组装的Li||LiCoO2 (LCO) 电池在贫电解液条件和50 μm厚锂金属负极下,1000次循环后表现出92.40%的容量保持率;准固态NCM811||Li全电池实现了148 mAh g-1的初始容量,500次循环后保持率为90.70%。其有效性也可以扩展到以Na3V2(PO4)3为正极的钠金属全电池,在3000次循环中稳定运行且具有93.21%的高容量保持率该方法通过痕量添加剂建立了用于高效界面调控和优异Li+/Na+配位管理的电解液设计策略,为实现高安全、高能量密度碱金属电池提供了一条有效的途径。

该工作第一作者为北京化工大学材料学院2025博士韩宇,北京化工大学陈仕谋教授、澳大利亚悉尼科技大学的陈勇、汪国秀教授为共同通讯作者,北京化工大学为第一完成单位。本工作得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费等项目的资助。

 

论文链接:

https://doi.org/10.1002/anie.202518384