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(科学技术处供稿)近日,在吉林大学对口支援延边大学框架协议推动下,延边大学理学院物理学科Mag&Tech课题组青年教师连如乾、朴红光教授,与吉林大学魏英进教授作为共同通讯作者,在能源材料领域顶级期刊《Energy Storage Materials》(中科院一区TOP,影响因子20.2)上发表题为《Solid-Solution Composite Lithium Anodes Based on Ultra-Li-rich Alloys: Formation and Reversibility》(基于超富锂合金的固溶复合锂负极:形成与可逆性)的研究论文。
该论文第一作者为吉林大学与我校联合培养博士研究生吴梦琪,我校青年教师赵春宇为共同第一作者。研究论文的发表充分彰显了两校在物理学科实质性合作中取得的新成果。
超富锂(ULR)合金因其储锂容量高、电压平台与锂金属相当,且可通过固溶锂化机制抑制锂枝晶生长,成为高安全、高能量密度锂金属电池负极的研究热点。然而,该类负极的应用长期受困于两大关键挑战:形成机理不明确与完全脱锂后可逆性需依赖银-碳纳米复合层(Ag-C NCL)辅助。
针对上述难题,研究团队以典型超富锂Li-Ag合金为模型,结合理论计算与模拟,深入揭示了超富锂合金的形成与固溶反应机制。研究发现,活性元素(Ag)在锂金属结构中的分散趋势源于极低浓度下活性物种产生的静电屏蔽效应,这是驱动超富锂合金形成与固溶反应的核心机制。基于此,团队将该机制扩展至其他元素,筛选出一系列兼具稳定性和固溶反应特性的潜在超富锂合金体系。
同时,通过沉浸式模拟锂在Ag-C NCL中的沉积与传输过程,团队首次揭示了该复合层辅助超富锂合金可逆性的内在规律:锂与NCL直接结合后会触发二次驱动Li⁺反应,使无定形碳表面的锂捕获周围Ag,并被后续沉积的锂推至NCL与集流体之间,从而实现了合金的可逆循环。
本研究明确了超富锂合金的形成机理与可逆性调控规律,为高性能超富锂合金负极的理性设计与产业化应用提供了重要的理论支撑,对推动高能量密度锂金属电池的研发具有重要的科学意义与应用价值。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.ensm.2026.105037
一审:张宇锋 二审:杜有 三审:陈艳玲

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