摘要：他们的研究成果题为“基于Li2ZrF6电解质的耐用型锂金属电池”（Li2ZrF6 based electrolytes for durable lithium metal batteries），发表于国际顶级学术期刊《自然》（Nature）上。

1月8日，华南理工大学的严克友教授团队在高能量密度锂金属电池的研究领域再次取得重要突破。

他们的研究成果题为“基于Li2ZrF6电解质的耐用型锂金属电池”（Li2ZrF6 based electrolytes for durable lithium metal batteries），发表于国际顶级学术期刊《自然》（Nature）上。

由于锂金属负极具有极低的电化学还原电位和超高的理论比容量，锂金属电池被视为下一代电池技术的有力竞争者，有望使现有锂离子电池的能量密度翻倍。

然而，当前用于锂离子电池的碳酸酯基电解液与锂金属电池并不兼容，主要原因是现有的商用电解液无法在锂金属负极表面形成稳定的固态电解质界面（SEI）。

这不仅会导致锂枝晶生长，增加电池爆炸风险，还会显著缩短电池的循环寿命。如何构建一个兼具高效电子绝缘性、高离子电导率及高化学稳定性的理想SEI成为研究的关键。

为了克服这一难题，严克友教授的团队通过理论计算验证了使用t-Li2ZrF6晶体构建理想SEI的可能性，并提出了一种新的策略，即利用电场驱动m-Li2ZrF6转化为t-Li2ZrF6来形成SEI。

实验结果显示，这种方法不仅能有效阻止电子击穿SEI并抑制电解液分解，还能提供快速的Li+迁移通道，提高电池的倍率性能。

此外，t-Li2ZrF6晶体表面上丰富的亲锂位点有助于诱导锂金属均匀沉积，从而抑制锂枝晶生长，增强电池安全性。过量的m-Li2ZrF6添加剂不仅能弥补传统添加剂在循环过程中消耗的问题，还能通过ZrF6^2-离子修复受损的SEI，为锂金属负极提供长期保护。

得益于上述优势，含有m-Li2ZrF6纳米添加剂的Li||LiFePO4电池能够在普通商业碳酸酯电解液中以2C倍率稳定循环3000次，且保持超过80%的容量。这是锂金属负极界面保护方面的新进展。

此前不久，严克友教授团队还成功开发出了全球首个两端全无机钙钛矿叠层太阳能电池，相关成果同样发表于《自然》杂志，引起广泛关注。此次是该团队在一个月内第二次在《自然》上发表重大研究成果。

此篇论文的第一完成单位为华南理工大学，徐庆帅博士为第一作者，丘勇才、严克友教授领导了该项目，严克友担任通讯作者。

其他共同作者包括昆明理工大学的李坦副教授和温州大学的居治金教授。浙江工业大学的陶新永教授、中国科学院物理研究所的李泓研究员以及北京航空航天大学的郭林教授也为共同通讯作者。

该研究得到了海外高层次人才计划、国家自然科学基金重点项目、广东省创新创业团队、青年拔尖人才计划以及兴华人才计划的支持。

来源：研究生的酸甜苦辣咸