摘要：混合锂离子/锂金属电池(LIB/LMBs)是一种使用少量碳负极（碳负极/正极
【文章信息】
题目：界面化学和亲锂性设计用于宽温范围内高能混合锂离子/锂金属电池
第一作者：吕泰裕
通讯作者：郑志锋， 梁立喆
单位：厦门大学，广西大学
【研究背景】
混合锂离子/锂金属电池(LIB/LMBs)是一种使用少量碳负极（碳负极/正极
【文章简介】
近日，来自厦门大学郑志锋教授与合作者，在国际知名期刊Adv. Funct. Mater. 发文，通过碳纤维亲锂性和界面协同策略，即设计一种银纳米颗粒修饰石墨化层封装碳纳米纤维（G-CF-Ag）作为LIB/LMBs的集流体/负极，并调节界面化学，以提高混合电池的性能。石墨化外层有效地减少电极与电解液的副反应，纤维内部的硬碳结构保证电池快充和低电位存储的能力，银纳米粒子提高碳纤维亲Li性，并诱导Li均匀沉积/剥离。1M LiFSI-THF-0.5wt.%LiNO3弱溶剂化电解质诱导界面化学，实现在快充和低温条件下Li离子快速传输。
结果，在混合存储（2.5-0 V, 0 V以下沉积500 mA h/g Li，≈1.25 mA h/cm2 Li）中，电池在0.2 C下提供716 mA h/g的超高平台容量（电压0.1V以下容量），并在2 C快充150次循环内保持99.1%的平均CE。即使在50°C至-20°C的宽温度范围内，电池也能稳定运行。此外，N/P比为0.3时，G-CF-Ag||NCM811在0.2 C下提供587.5 W h kg−1的高能量密度。在相同的N/P比条件下，G-CF-Ag||LFP在50°C至-20°C的宽温度范围内能够稳定循环。
【本文要点】
要点一：两步“脉冲焦耳热技术”制备银纳米颗粒修饰石墨化层封装碳纳米纤维
采用简单的两步“脉冲焦耳热技术”即可制备具有亲Li性和石墨化层封装的碳纤维。石墨化外层有效地减少电极与电解液的副反应从而提升初始效率，纤维内部的硬碳结构保证电池快充和低电位存储能力，银纳米粒子提高碳纤维亲Li性，并诱导Li均匀沉积/剥离。
要点二：1M LiFSI-THF+0.5wt% LiNO3弱溶剂化电解液调节界面
1M LiFSI-THF-0.5wt.%LiNO3弱溶剂化电解质诱导界面富含LiF/Li3N等无机成分，增强界面SEI膜强度，实现在快充和低温条件下Li离子快速传输和抑制锂枝晶生长。
要点三：碳纤维亲锂性和界面协同策略增强50°C到-20°C宽温条件下混合锂离子/锂金属电池性能
在混合存储（2.5-0 V, 0 V以下沉积500 mA h/g Li，≈1.25 mA h/cm2 Li）中，电池在0.2 C下提供716 mA h/g的超高平台容量（电压0.1 V以下容量），并在2 C快充150次循环内保持99.1%的平均CE。即使在50°C至-20°C的宽温度范围内，电池也能稳定运行。
N/P比为0.3时，混合全电池G-CF-Ag||NCM811在0.2 C下提供587.5 W h kg−1的高能量密度。在相同的N/P比条件下，G-CF-Ag||LFP在50°C至-20°C的宽温度范围内能够稳定循环。
要点四：不同N/P比的混合电池与传统LIBs、碳/Li复合负极的LMBs能量密度对比
提供不同N/P比混合电池与传统LIBs、碳/Li复合负极的LMBs能量密度对比，为高能量密度的混合LIB/LMBs或LMBs的合理设计提供理论指导。
Figure 1. G-CF-Ag的制备及形貌。
Figure 2. G-CF-Ag的理化性质和理论计算。
Figure 3. G-CF-Ag在50°C到-20°C宽温范围下混合半电池性能。
Figure 4. 揭示Li金属沉积/剥离过程，G-CF-Ag具有高度的可逆性。
Figure 5. 界面化学表征，LiF/Li3N等组分有利于提升SEI膜的机械强度、促进锂离子在快充和低温条件的快速传输。
Figure 6. 混合全电池的电化学性能，提供不同N/P比混合电池与传统LIBs、碳/Li复合负极的LMBs能量密度对比，为高能量密度的混合LIB/LMBs或LMBs的合理设计提供理论指导。
【文章链接】
Interfacial Chemistry and Lithiophilicity Design for High Energy Hybrid Li-Ion/Metal Batteries in a Wide Temperature Range.
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来源：科技小树林