近日，我校材料科學與工程學院黃建宇、黃俏團隊在全固態電池領域取得了重要進展。研究成果《理解銅集流體在硫化物固態鋰電池中的穩定性》(Understanding the stability of copper current collector with sulfide electrolyte in all-solid-state batteries)發表于能源領域國際頂級期刊《先進能源材料》（Advanced Energy Materials，中科院1區Top期刊，影響因子29.698）。材料科學與工程學院博士研究生李夢琳為第一作者，燕山大學博士研究生王波和馬俊為論文共同第一作者；我校黃建宇教授、黃俏副教授以及燕山大學唐永福教授為論文的共同通訊作者，我校為論文第一完成單位。
硫化物固態鋰電池因其高能量密度、高安全性、長循環壽命引起了研究界的廣泛關注。然而，商業化銅箔集流體與硫化物電解質不兼容，在電化學過程中硫化物電解質與銅箔產生化學/電化學腐蝕，造成電池的快速失效。這個問題阻礙了硫化物固態鋰電池發展。
鑒于此，團隊研究了硫化物電解質和銅箔集流體之間發生副反應的機制。研究發現，工況環境中痕量的水（即使是ppm級）是導致銅集流體被硫化物電解質腐蝕的元兇。在露點為-50℃的干房內，硫化物電解質與環境中痕量的水分子反應產生腐蝕性H2S從而腐蝕銅箔。腐蝕后的銅箔機械強度迅速降低，界面處產生大量的腐蝕副產物導致電池內阻攀升。作為比較，在嚴格無水的手套箱環境中，銅和硫化物電解質之間不會發生反應副反應。這些結果表明，如果能嚴格控制環境中的水含量，銅集流體可以被當作硫化物固態電池的集流體使用。然而完全無水的工作環境很難獲得，因此在實際的應用中，銅箔表面需要進行防腐處理，以減少硫化物電解質對銅集流體的腐蝕。這項研究為加速硫化物固態電池的發展提供了重要指導。
（銅箔集流體在不同副反應程度下的固態電池性能）
黃建宇教授、黃俏副教授團隊迄今已獲批國家自然科學基金重點項目等國家級項目多項。在Advnced energy materials、advanced functional materials、Energy storage materials等高水平能源期刊發表論文20余篇。近年來，材料科學與工程學院以高比能二次鋰電池為研究特色開展了大量基礎研究，獲得了多項高水平研究成果，為滿足國家重大戰略需求，著重解決新能源基礎研究與工程應用中的重大和工程化問題做出了貢獻。
(原文鏈接：https://doi.org/10.1002/aenm.202303156)
