近日，材料与能源学院（云南省先进能源材料国际联合研究中心）郭洪教授团队在国际期刊Adv. Energy. Mater（影响因子：29.69）上发表关研究型论文Regulating the Electron Structure of Covalent Organic Frameworks by Strong Electron-Withdrawing Nitro to Construct Specific Li+ Oriented Channel （论文链接：http://doi.org/10.1002/aenm.202300725）。该研究以抑制传统锂金属负极枝晶生长为目的，通过在锂负上制备人工固体电解质界面实现局域电子结构调控，并最终构建出特定的锂离子取向通道达到锂金属电池循环寿命的提升。云南大学材料与能源学院2021级硕士研究生杨永欣为论文第一作者，郭洪教授为通迅作者。
锂金属以其超高的理论容量（3860 mAh g-1）和极低的还原电位（-3.04 V）而成为当今能源科学领域的研究热点。但由于锂离子的不均匀沉积会导致锂枝晶无序生长并刺穿隔膜造成电池正负极短路，使其循环稳定性大大降低，严重阻碍了电池的正常运行。
针对传统锂金属电池枝晶生长问题并结合前期研究基础（Hong Guo*, et. al, Angew. Chem. Int. Ed., 2023, 62, e202300962; Mater. Today, 2023, 64, 21；Angew. Chem. Int. Ed., 10.1002/anie.202303871）。郭洪教授团队提出了一种可实现电子调控的新型共价有机框架，将其构建为人工固体电解质界面，利用连接体的供体－受体效应，通过共价有机框架上修饰的强吸电子硝基来实现电子的可控分布，以此构建出单独的锂离子取向通道。该特定通道可有效解决锂离子不均匀沉积的难题，实现锂离子的定向迁移，并最终达到抑制锂枝晶的目的。基于此设计的锂金属电池可实现6000小时的稳定循环，破除了传统模式循环寿命低的困境，为今后锂金属电池的发展提供了一个新思路。
图1. 人工固体电解质界面的设计及其对锂枝晶抑制的示意图
该研究成果得到了国家重点研发计划，云南省新能源重大专项、国家自然科学基金面上项目、省先进能源材料国际联合研究中心、省高校全固态离子电池重点实验室，云天化股份有限公司及云南大学“双一流”学科建设项目的支持。
供稿：材料与能源学院
编辑：李哲
责任编辑：王崴