本网讯 近日，中南大学粉末冶金国家重点实验室韦伟峰教授团队在高比能锂金属电池领域取得重要进展，研究成果先后发表在国际权威期刊 Advanced Materials 和 ACS Energy Letters 上，中南大学均为第一完成单位。

锂硫电池活性硫和硫化锂（Li₂S/Li₂S₂）的绝缘特性、多电子/多相硫电化学转化机制引发的多硫化物（Li₂S_n, n=4~8）溶解穿梭以及较差的氧化还原动力学严重制约了其商业化应用。合理构建功能性催化剂材料，优化多硫化物吸附-催化过程能够有效解决上述问题。

韦伟峰教授团队提出了一种集成催化剂设计思路，将平面对称Fe-4N配位结构的单原子Fe（SA-Fe）和空间三角锥Fe-3N配位结构的Fe₂N纳米颗粒同时负载在氮掺杂碳纳米片（NG）上。SA-Fe和Fe₂N作为双活性位点协同提升了多硫化物锚定能力且催化加速了双向液固转换反应（Li₂S_n?Li₂S），从而促进了多硫化物快速氧化还原转化，并抑制了其溶解穿梭效应。 研究成果在   Advanced Materials （IF = 30.8）上在线发表，题为“Engineering Fe-N Coordination Structures for Fast Redox Conversion in Lithium-Sulfur Batteries”，博士生马骋为论文第一作者，韦伟峰教授和北京工业大学王宁教授为共同通讯作者。

SA-Fe/Fe₂N@NG集成催化剂作用机制、微观形貌及电池性能测试

富镍层状正极高催化特性以及锂金属负极高反应活性导致的电极/电解质异质界面不稳定是阻碍高电压锂金属电池发展的关键。韦伟峰教授团队设计了一种多功能阻燃型聚酰亚胺基类固体电解质（PAM-QSE），在富镍正极和锂金属负极上同时形成了稳定的固态电解质界面层（SEI）和正极电解质界面层（CEI）。SEI结构包含丰富的亲锂N-(C)₃和高离子导电性Li₃N 以均匀化Li⁺分布并重塑其不均匀沉积/剥离行为；而CEI结构包含高抗氧化性酰胺分子，可缓解活性材料与电解质间副反应并抑制正极表面结构退化。得益于此，PAM-QSE促使高电压锂金属电池在高负载（~6mg/cm²）和超薄锂（~50μm）条件下实现了长效安全稳定运行。研究成果在 ACS Energy Letters（IF = 23.1）上在线发表，题为“Upgrading Electrode/Electrolyte Interphases via Polyamide-Based Quasi-Solid Electrolyte for Long-Life Nickel-Rich Lithium Metal Batteries”，硕士生陈敏健和博士生马骋为共同第一作者，韦伟峰教授为通讯作者。该研究获得了国家科技部重点研发计划、自然科学基金面上项目和粉末冶金国家重点实验室自主课题等项目的资助。

PAM-QSE同时稳定富镍正极和锂金属负极机理