黄建宇教授团队发表最新研究成果

近日，我校材料科学与工程学院黄建宇教授团队在能源材料领域著名期刊《储能材料》（Energy Storage Materials，IF=20.8）上发表题为《基于界面工程实现无粘接剂高性能FeF2正极全电池的冷冻电镜研究》（Cryo-TEM studies of binder free high performance FeF2 cathode based full cells enabled by surface engineering）的研究论文。我校博士生苏永、硕士生刘双旭为共同第一作者，黄建宇教授及其团队核心骨干黄俏副教授为共同通讯作者，我校为第一完成单位。

研究发现电解液的用量与高容量相转变正极FeF2的电化学性能密切相关。先进的Cryo-TEM表征研究发现，固态电解质界面层（CEI）层的厚度随着循环深入在FeF2表面逐渐增加，表明FeF2正极在循环过程中不断的分解电解液，造成电池容量衰减。

该研究发现高活性的导电剂Super P也会导致电解液分解，这在以往的研究往往被忽视。鉴于此，团队在FeF2表面引入环化的聚丙烯晴层（FeF2-cPAN），实现了FeF2正极在贫电解液条件下的优异循环性能。Cryo-TEM研究表明FeF2-cPAN正极在循环过程没有明显的诱导CEI生成，防止了电解液的分解。DFT计算表明，cPAN的吡啶氮结构对乙二醇二甲醚（DME）是惰性的，而具有原子缺陷的导电碳容易诱导DME的失氢分解。鉴于FeF2-cPAN正极的优越性，团队组装了以FeF2-cPAN为正极，以预锂化SiO/C为负极的全电池，表现出良好的电化学性能。除此之外，该文指出，负极结构的破坏会影响正极容量的释放，因此，在以后的氟化物正极研究中，负极的研究应该被进一步考虑。

FeF2-cPAN | DME/LiFSI | SiO/C全电池示意图及其性能

黄建宇是我校材料科学与工程学院教授，博士生导师，长期从事纳米力学与能源科学研究工作，在电池研究领域取得了系列原创性的研究成果，建立了多种纳米力学和能源材料透射电镜-探针显微镜（TEM-SPM）的原位定量测量技术，在国际上率先制造出可在高真空度电镜中工作的锂电池，发明了在原子尺度上实时观察锂离子电池充放电过程的新技术，形成了原位纳米尺度电化学和纳米力学研究的新领域，为锂离子电池研究提供了有效的技术手段，得到了学术界的广泛认同和高度评价。研究成果在Nature、Science、Physical Review Letters、Nature Nanotechnology、Nature Communications、Nature Methods、PNAS、Nano Letters等杂志上发表。