伴隨著電子產(chǎn)品對(duì)大眾日常生活的滲透，人們對(duì)于儲(chǔ)能電池的需求日益增長(zhǎng)，也對(duì)提出電池更高的儲(chǔ)能和安全性要求,。在各類體系中,，金屬鋰是研究下一代電池負(fù)極材料的熱點(diǎn)對(duì)象,，但是,，目前金屬鋰負(fù)極在充放電過程中易形成針狀或樹枝狀的鋰枝晶，這會(huì)給電池體系帶來不可逆的容量損失,，甚至可能會(huì)穿過隔膜而導(dǎo)致電池正負(fù)極內(nèi)部短路,，埋下電池過熱自燃等安全隱患?？蒲泄ぷ髡邆?yōu)榻鉀Q這些重點(diǎn)問題從多角度進(jìn)行了諸多嘗試,，但收獲有限。近日,，《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte Chemie International Edition）選取的一張中國(guó)傳統(tǒng)國(guó)畫封面,，寓示著清華大學(xué)化工系張強(qiáng)課題組在金屬鋰負(fù)極形核和無枝晶生長(zhǎng)領(lǐng)域取得了新進(jìn)展。
封面圖傳達(dá)的正是張強(qiáng)課題組此次關(guān)于金屬鋰負(fù)極形核和無枝晶的核心思想：“親鋰位點(diǎn)定向形核”,。國(guó)畫傳統(tǒng)水墨風(fēng)繪制出大家耳熟能詳?shù)?ldquo;小蝌蚪找媽媽”故事,，而在化學(xué)版本的故事中，小蝌蚪通過“鋰”就能輕松找到青蛙媽媽,，正如同在充電過程中,，鋰離子以摻氮石墨烯為骨架，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的,、無枝晶的金屬鋰沉積：鋰離子優(yōu)先定位在導(dǎo)電親鋰的摻氮位點(diǎn)并沉積形成均勻,、密集分布的金屬鋰形核點(diǎn)。在后續(xù)充電過程中,，鋰離子將基于這些均勻,、密集的形核點(diǎn)進(jìn)行沉積，從而避免了普通銅箔上形核點(diǎn)過度分散造成的金屬鋰枝晶生長(zhǎng)行為,。這一新型金屬鋰負(fù)極結(jié)構(gòu)不僅實(shí)現(xiàn)了無枝晶的高安全性金屬鋰沉積特性,，還表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)性能。
為抑制金屬鋰負(fù)極的枝晶生長(zhǎng),，張強(qiáng)研究團(tuán)隊(duì)加強(qiáng)與相關(guān)領(lǐng)域團(tuán)隊(duì)的合作,，通過與美國(guó)德雷塞爾大學(xué)的尤里·高果奇研究團(tuán)隊(duì)、華中科技大學(xué)江建軍研究團(tuán)隊(duì)的合作探究，提出納米金剛石共沉積策略來調(diào)控鋰離子的形核和沉積行為,。
近年來,，張強(qiáng)課題組在金屬鋰負(fù)極研究領(lǐng)域，通過原位手段研究固態(tài)電解質(zhì)面膜,，采用納米骨架,、人工固態(tài)電解質(zhì)界面膜、表面固態(tài)電解質(zhì)保護(hù)金屬鋰,、調(diào)控金屬鋰的沉積行為,、抑制鋰枝晶生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)金屬鋰的高效安全利用,。其相關(guān)研究成果發(fā)表在《微尺度》（Small）、《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)·納米》（ACS Nano）,、《化學(xué)評(píng)述》（Chemical Reviews）等眾多知名期刊上,，并申請(qǐng)了一系列發(fā)明專利。張強(qiáng)課題組的研究被認(rèn)為是在金屬鋰負(fù)極形核和無枝晶生長(zhǎng)領(lǐng)域的取得的重要突破性進(jìn)展,。
