研究前沿：成会明院士领衔！清华大学周光敏团队-锂金属电池 | 3篇Nature Synthesis-Nature Reviews Clean Technology

本文综述了清华大学深圳国际研究生院周光敏团队与成会明院士合作在锂金属电池领域的最新研究进展。背景方面，锂金属电池被视为下一代储能技术，但锂枝晶生长导致短路和寿命缩短问题严重，固态电解质也无法完全抑制枝晶。研究目的旨在通过设计新型固态聚合物电解质（SPE），调控锂沉积行为以实现无枝晶沉积。结论显示，研究团队受冰晶生长机制启发，合成了高粘附性PAMD聚合物电解质，其粘附力高达315.6 nN，能有效抑制高指数晶面生长，迫使锂沉积呈球形颗粒状并连续再成核，实现致密无枝晶沉积。该电解质在室温下临界电流密度达9.0 mA cm⁻²，循环稳定性达4500小时，在1C倍率下稳定循环超500次，应用于固态锂硫软包电池时实现了10 mg cm⁻²的超高硫面载量。此外，团队还提出了前驱体价态门策略，通过固相成核类阿伦尼乌斯公式，利用金属离子单一/混合价态简易制备单/多晶纳米晶催化剂。多晶Co催化剂因配位数小、d带中心上移，在肼氧化反应中表现出低至14 mV dec⁻¹的塔菲尔斜率和120小时稳定性，耦合锌空气电池后电能效率达193%，并稳定运行1200小时。文章还提及人工智能在退役电池再利用、回收与再制造中的应用，通过数据驱动决策应对数据稀缺和异质性问题，提升电池全生命周期管理。整体研究为高安全、长寿命锂金属电池和高效催化剂的设计提供了新视角。