UNIST揭示双重固体电解质界面层的精确结构
UNIST、高丽大学、美国莱斯大学等组成的联合研究团队，利用极低温透射电子显微镜分析法（Cryogenic electron microscopy）和广义密度泛函理论（Density functional theory, DFT）计算开展了联合研究。
研究团队成员包括UNIST能源化学工程系的 Lee Hyeonuk 教授、高丽大学化工生命工程系的 Kwak Sanggyu 教授，以及美国莱斯大学（Rice University）的 Haotian Wang 教授。
研究团队在本次研究中阐明了形成于锂金属负极材料表面的固体电解质界面（SEI）层的纳米结构及其提升性能的机理。
由于锂金属负极材料的容量约为商业化石墨负极材料的10倍，目前正被积极研究为下一代电池负极材料。
但由于材料本身不稳定，商业化存在困难，尤其是在电池运行过程中形成于材料表面的固体电解质界面层，其结构和工作机理尚未被充分理解，暴露出多种问题。
研究团队为分析锂金属与固体电解质界面层，采用了极低温透射电子显微镜分析法。这一技术利用了曾获2017年诺贝尔化学奖的研究方法，将材料冷却至约零下175℃的极低温状态，对其进行纳米尺度的高精度分析。
通过该分析方法，团队成功准确解析了此前因其敏感特性而难以分析的锂金属及其界面层的结构。
论文第一作者、莱斯大学博士后研究员 Wi Taeung 表示：“此前对锂金属材料表面固体电解质界面层的分析，大多停留在对成分变化的推断上，而本研究通过厘清其精确的纳米结构，为界面层研究指明了新的方向。”
他补充称：“通过揭示此前尚未被报道的双层固体电解质界面层的结构及其性能提升机理，有望为锂金属电池的商业化作出贡献。”
能源化学工程系教授 Lee Hyeonuk 称：“许多研究人员都认同，能够影响整个电池性能的界面分析至关重要。然而，适用于二次电池的高端分析中心在我国仍然十分匮乏。”
Lee 教授解释本研究的预期效果时表示：“UNIST正在建设一个可对二次电池和下一代电池进行高端分析的一体化分析中心，有必要通过这类基础设施建设，将我国在二次电池领域的实力最大化。”
本研究中所阐明的双层固体电解质界面层均匀分布在无机成分锂金属负极表面，可实现锂离子的高速传导。也就是说，它可以防止锂在局部区域的集中沉积，并抑制对电池运行具有致命影响的枝晶形成。
本研究得到蔚山科学技术院未来先导型特性化项目、科学技术信息通信部及韩国研究财团中坚衔接新进后续项目、韩国能源技术评价院能源新产业全球人才培养项目的支持。
研究成果已于4月13日发表在能源领域国际权威学术期刊《ACS Energy Letters》上，并被评为该期刊最近30天内下载量最高的前20篇论文之一。
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