我校教师团队在材料领域国际顶级期刊发表学术论文

本网讯（材料科学与工程学院 刘雨）近日，我校材料科学与工程学院田传进教师团队在材料领域国际顶级期刊《Advanced Energy Materials》，中科院一区Top期刊，影响因子26）上发表题为《A New Route to High-Performance Halide-Based Solid-State Batteries: Perfluoropolyether Enables Ion Transport Expansion and Interfacial Protection》的学术论文。景德镇陶瓷大学为第一署名单位，材料科学与工程学院2023级硕士研究生黄卿为论文第一作者，材料科学与工程学院副教授田传进、陶（昆山）能源发展集团股份有限公司博士李峥、张雪和东南大学教授胡林峰为论文共同通讯作者。

随着新能源汽车与新型储能的快速发展，市场对兼具高比能与高安全性的下一代电池体系提出了更高要求，全固态电池被普遍认为是极具前景的技术方向。其中以卤化物、硫化物为代表的无机固体电解质拥有较高的离子电导率，但由于这类材料与有机分子之间相容稳定性不足，通常仅被用于纯无机材料体系。聚合物-无机物复合固态电解质技术路线被认为可以提供更优可靠性、更低工作压力，具有更快的产业化前景。在这类电池材料体系设计中，兼顾较高离子电导率的同时保证有机-无机界面的稳定可靠性是重要课题。

该研究首创性地提出了卤化物基固液协同复合正极的概念，开发了适配于卤化物基固态电池的液态正极成膜添加剂全氟聚醚（PFE）。在复合正极中，通过构建稳定且具备离子传导能力的正极电解质界面层（CEI），显著改善了颗粒间的界面接触和离子传输，从而显著提升了电池的容量发挥、倍率性能及循环稳定性；首次系统评估了卤化物电解质与液态有机成膜添加剂的化学兼容性，成功设计并筛选出有效的成膜添加剂，为卤化物基全固态电池的界面改善策略提供了全新思路，具有较高的学术和商业化应用价值。

图1（a）PFE的物理化学性质示意图；（b-c）PFE浸泡前后，LZCO粉体的（b）XRD图谱和（c）电导率；（d）PFE浸泡LZCO前后的傅里叶红外光谱；（e）在70°C下，PFE、TTE和HFE挥发不同时间后的质量保持率；（f）液态锂离子电池电解液（12%LiPF₆+25%EC+63%DEC）与PFE的点燃实验

图2（a）NCM和NCM@PFE在0.1C和0.02C下的充放电曲线；（b）NCM和NCM@PFE的倍率性能；（c）NCM和NCM@PFE在0.5C下的循环稳定性；（d）NCM和NCM@PFE在0.5C循环时，每隔100圈进行一圈0.02C的充放电，得到的不同圈数下的放电比容量图；（e-f）不同圈数下，NCM和NCM@PFE的（f）EIS和相应的（g-h）DRT谱图

图3（a） 经过一次充放电循环后，洗涤过的NCM和NCM@PFE电极的F 1s和（b）O 1s XPS谱图；（c）经过一次充放电循环后，洗涤过的NCM和（d）NCM@PFE中Ni82颗粒的HRTEM图像；（e）线性扫描伏安法（LSV）扫描至4.3 V后，NCM@PFE和LZCO@PFE的F 1s XPS谱图；（f）完全充电的NCM复合正极与PFE混合随后通过LSV放电至2.7 V和直接混合后的F 1s XPS谱图；（g）复合正极中PFE衍生的CEI形成及界面接触演变的示意图

图4（a）NCM@PFE循环1圈和100圈后的XPS测试F 1s谱图；（b）NCM和NCM@PFE循环100圈后的XPS测试Cl 2p谱图；（c-d）循环100圈后，清洗后的（c）NCM和（d）NCM@PFE Ar离子刻蚀XPS测试的Ni 2p谱图；（e-f）循环100圈后，清洗后的（e）NCM和（f）NCM@PFE中Ni82颗粒的TEM图像；（g-h）循环100圈后，（g）NCM和（h）NCM@PFE复合正极的SEM图像；（i）Ni82和循环300圈后的NCM、NCM@PFE中Ni82的Li/Ni混排比例

图5 NCM@PFE的性能提升机理示意图

图6（a）固态软包电池在0.1C下的充放电曲线；（b）固态软包电池在0.1C下的循环性能；（c）选定循环次数下固态软包电池的电化学阻抗谱；（d）NCM和NCM@PFE固态软包电池的倍率性能

（责任编辑：刘欢 审稿：兰茜 刘欢）