湖南教育新闻网讯（通讯员 曾坛）近日，湘潭大学材料科学与工程学院黄建宇、黄俏团队在全固态电池领域取得了重要进展。研究成果《理解铜集流体在硫化物固态锂电池中的稳定性》(Understanding the stability of copper current collector with sulfide electrolyte in all-solid-state batteries)发表于能源领域国际顶级期刊《先进能源材料》（Advanced Energy Materials，中科院1区Top期刊，影响因子29.698）。湘潭大学材料科学与工程学院博士研究生李梦琳为第一作者，燕山大学博士研究生王波和马俊为论文共同第一作者；湘潭大学校黄建宇教授、黄俏副教授以及燕山大学唐永福教授为论文的共同通讯作者，湘潭大学为论文第一完成单位。
团队正在讨论相关问题
硫化物固态锂电池因其高能量密度、高安全性、长循环寿命引起了研究界的广泛关注。然而，商业化铜箔集流体与硫化物电解质不兼容，在电化学过程中硫化物电解质与铜箔产生化学/电化学腐蚀，造成电池的快速失效。这个问题阻碍了硫化物固态锂电池发展。
鉴于此，团队研究了硫化物电解质和铜箔集流体之间发生副反应的机制。研究发现，工况环境中痕量的水（即使是ppm级）是导致铜集流体被硫化物电解质腐蚀的元凶。在露点为-50 ℃的干房内，硫化物电解质与环境中痕量的水分子反应产生腐蚀性H2S从而腐蚀铜箔。腐蚀后的铜箔机械强度迅速降低，界面处产生大量的腐蚀副产物导致电池内阻攀升。作为比较，在严格无水的手套箱环境中，铜和硫化物电解质之间不会发生反应副反应。这些结果表明，如果能严格控制环境中的水含量，铜集流体可以被当作硫化物固态电池的集流体使用。然而完全无水的工作环境很难获得，因此在实际的应用中，铜箔表面需要进行防腐处理，以减少硫化物电解质对铜集流体的腐蚀。这项研究为加速硫化物固态电池的发展提供了重要指导。
铜箔集流体在不同副反应程度下的固态电池性能
黄建宇教授、黄俏副教授团队迄今已获批国家自然科学基金重点项目等国家级项目多项。在Advnced energy materials、advanced functional materials、Energy storage materials等高水平能源期刊发表论文20余篇。近年来，湘潭大学材料科学与工程学院以高比能二次锂电池为研究特色开展了大量基础研究，获得了多项高水平研究成果，为满足国家重大战略需求，着重解决新能源基础研究与工程应用中的重大和工程化问题做出了贡献。
编辑：吴瑞
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