第一作者：杲祥文、周亞男
通訊作者：John B. Goodenough、唐偉
通訊單位：德州大學(xué)奧斯汀分校、西安交通大學(xué)
核心內(nèi)容：
由于鋰的超高理論比容量，鋰金屬電池作為一種極具吸引力的電能存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換技術(shù)正逐漸興起。然而，長循環(huán)過程中鋰枝晶的生長極大地?fù)p害了循環(huán)穩(wěn)定性并引發(fā)熱失控，其安全隱患阻礙了鋰金屬負(fù)極的應(yīng)用。調(diào)節(jié)溫度或熱力學(xué)能可以調(diào)控鋰的成核/生長行為。本文以這兩個(gè)關(guān)鍵因素為例，強(qiáng)調(diào)了對鋰枝晶問題的熱力學(xué)理解的重要性，并通過熱力學(xué)討論了設(shè)計(jì)無枝晶鋰金屬負(fù)極面臨的主要挑戰(zhàn)和相應(yīng)對策。
鋰金屬電池面臨挑戰(zhàn)
對可移動(dòng)電子設(shè)備和可再生能源的需求使人們對探索具有高能量和功率密度、高效和低成本等特征的先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)生了極興趣。鋰離子電池由于其優(yōu)異的電化學(xué)性能，在過去幾十年里得到了廣泛的應(yīng)用。但是以插層動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)的商用石墨負(fù)極鋰離子電池（260Wh kg-1）逐漸無法滿足人類社會(huì)日益增長的需求。
在各種金屬材料中，鋰金屬具有超高的理論比容量（3860mAh g-1）以及最低的還原電勢,并可以構(gòu)建更高能量密度的鋰氧電池和鋰硫電池,因此開發(fā)鋰金屬電池備受關(guān)注。但是，鋰金屬電池會(huì)不可避免地生成鋰枝晶，枝晶在循環(huán)中會(huì)分解并產(chǎn)生所謂的“死鋰”，導(dǎo)致容量不可逆損失，循環(huán)庫倫效率低以及電解液不斷被消耗和降解。最致命的問題是，尖銳的枝晶極易刺穿多孔隔膜，導(dǎo)致內(nèi)短路和熱失控，引發(fā)災(zāi)難性的火災(zāi)和爆炸。
綜述簡介
文章以溫度和能量兩者為例，重點(diǎn)介紹了鋰枝晶有關(guān)熱力學(xué)影響因素的最新研究進(jìn)展，尤其著重于熱模型和不同熱狀況下的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。從能量角度來看，在較低的表面能和較高的遷移能下更容易形成鋰枝晶。從溫度角度來看，較高的溫度會(huì)造成更大的成核半徑，更小的成核密度以及更平滑的鋰沉積；在給定電流密度下，存在是否形成枝晶的臨界工作溫度。基于上述熱力學(xué)參數(shù)，研究者們提出了各種抑制和緩解枝晶形成的策略，包括結(jié)構(gòu)化負(fù)極、枝晶自愈合策略及電極/電解質(zhì)界面工程。最后文章討論了一些關(guān)于微結(jié)構(gòu)電池設(shè)計(jì)策略的新觀點(diǎn)以及目前領(lǐng)域中尚未充分探索，但對鋰金屬負(fù)極至關(guān)重要的方面，作者通過結(jié)合基本的熱力學(xué)原理以及成核和生長的電化學(xué)和動(dòng)力學(xué)理論來解釋未來工作的理論-結(jié)構(gòu)-性能策略，以更好地理解鋰沉積行為并實(shí)現(xiàn)無枝晶鋰金屬負(fù)極的目標(biāo)。
圖1. 鋰金屬電池的熱力學(xué)
要點(diǎn)1：鋰枝晶生長的熱力學(xué)能量因素及模型
鋰的電化學(xué)沉積與化學(xué)反應(yīng)、電荷轉(zhuǎn)移、物質(zhì)傳輸和結(jié)晶等過程有關(guān)，這些過程由鋰離子的表面擴(kuò)散和界面SEI膜的性質(zhì)決定。其中，決定離子吸附/解吸能量的異質(zhì)性的熱力學(xué)能量因素源于電極表面的不等價(jià)表面和遷移能反應(yīng)位點(diǎn)。比如Matsui認(rèn)為鋰之所以更容易形成枝晶，是因?yàn)?/span>Li原子之間的鍵合較弱，因此Li+從體相移動(dòng)到表面所需的能量較少，而低的自由能差意味著在系統(tǒng)中更趨向于形成如晶須和枝晶的低維結(jié)構(gòu)。Ely等人則通過整合熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)原理提出：電沉積過程中，枝晶的形成需要達(dá)到熱力學(xué)臨界半徑，而后續(xù)生長則需要達(dá)到動(dòng)力學(xué)臨界半徑。根據(jù)這個(gè)模型，Aniruddha等人提出了一種使用Gibbs-Duhem方程的熱力學(xué)一致的生長理論，證明了高界面能和低Gibbs轉(zhuǎn)化自由能可以通過在熱力學(xué)抑制機(jī)制中選擇合適的過電勢和負(fù)極粒徑來延遲枝晶生長甚至避免枝晶的生長。此外，Wang等人從表面能的角度探究了枝晶生長過程，他們將基底的表面能視為沉積膜的表面能和負(fù)電勢能的結(jié)合，基底表面在沉積發(fā)生前是穩(wěn)定的，但在沉積/剝離過程中，在電場的作用下，局部集中的鋰沉積導(dǎo)致了枝晶的形成和積累，引發(fā)大的枝晶表面能，從而導(dǎo)致枝晶的進(jìn)一步生長。因此，循環(huán)會(huì)帶來更粗糙的基底表面和更低的庫倫效率。根據(jù)這些模型可以發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成和鋰金屬負(fù)極的形貌加上控制過電勢來調(diào)控表面能可能是一種抑制鋰枝晶的有效策略。
要點(diǎn)2：溫度效應(yīng)相關(guān)模型
圖2. 鋰枝晶形成的熱力學(xué)相關(guān)模型
溫度對枝晶的成核和生長影響主要體現(xiàn)在Li+的傳輸能力以及SEI層的成分和納米結(jié)構(gòu)。Akolkar等人建立了穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散模型以探究低溫條件下電池體系對溫度的依賴性。如2A所示，該模型將溫度效應(yīng)納入擴(kuò)散邊界層中的鋰瞬態(tài)傳輸，通過枝晶尖端電流密度（it）與平基底表面上電流密度(if)的比值來量化枝晶生長速率，該比值受傳輸和反應(yīng)二者的共同影響。穩(wěn)態(tài)下，邊界層外邊緣處的鋰離子濃度等于體相濃度，并通過表面電化學(xué)反應(yīng)模型與電極表面附近的Nernst擴(kuò)散邊界層中的鋰消耗相關(guān)聯(lián)。在較低溫度下，電解質(zhì)粘度的增加降低了通過擴(kuò)散的有效傳輸，根據(jù)Peled等人的研究，薄SEI層會(huì)阻礙離子締合，導(dǎo)致正極電荷傳遞系數(shù)更大，上述因素的綜合作用提升了枝晶的生長速率。通過溫度相關(guān)的Arrhenius方程和Tafel表達(dá)式，插入溫度對擴(kuò)散系數(shù)和電荷轉(zhuǎn)移系數(shù)的影響，建立模型的解析方程式并可計(jì)算得出特定電流密度下的臨界溫度Tc（比率it/if∞）以抑制枝晶的生長（圖2B）。藍(lán)色曲線上方區(qū)域代表可以有效抑制枝晶，而紅色曲線下方區(qū)域則可以理解為無序的枝晶生長。
在足夠高的溫度下，枝晶尖端固有的亞穩(wěn)結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致多余的表面自由能，并通過Li0擴(kuò)散到較低曲率或較高聯(lián)通性的界面位點(diǎn)而最終弛豫。Aryanfar等人將此弛豫過程納入粗粒動(dòng)力學(xué)蒙特卡洛模型（CG-MC），以通過計(jì)算弛豫速率/沉積速率的弛豫概率pR（T）來理解對稱Li0電池中Li0枝晶形成和生長的復(fù)雜熱力學(xué)。與低溫下相比，高溫下形成典型枝晶的可能性較小（如2C），這意味著通過較高溫度的正極引入電沉積過程溫度梯度會(huì)抑制枝晶生長。Chen等人通過耦合傳熱模型的擴(kuò)展相場模型，來進(jìn)一步研究和說明溫度梯度下枝晶生長的變化。根據(jù)模擬結(jié)果，可將不同枝晶相貌，包括樹狀、混合、平面形態(tài)，對應(yīng)于三個(gè)不同的溫度梯度及生長速率區(qū)域（如2D），其中平面結(jié)構(gòu)對應(yīng)均勻的鋰沉積層。基于上述模型，溫度調(diào)節(jié)是控制枝晶內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成的另一種有前景的方法。
要點(diǎn)3：鋰枝晶成核和SEI形成的溫度因素
鋰的成核過程涉及兩個(gè)重要參數(shù)：弛豫時(shí)間S和成核過電勢?η（3A-I）。根據(jù)Arrhenius方程,鋰成核速率隨溫度升高而增加，從而導(dǎo)致弛豫時(shí)間減少，表明初始成核過程很可能是在較短的時(shí)間內(nèi)完成的。相反，Li+遷移速率隨溫度降低而減小，導(dǎo)致過電勢顯著增加以形成足夠離子遷移的電場。成核尺寸與成核過電勢成正比，而成核密度與（Δη）3成正比（3A-Ⅱ）。根據(jù)成核初始階段理論，較高的溫度會(huì)導(dǎo)致較低的過電勢，從而形成較大的成核半徑和較低的成核密度。不同溫度下銅基底上的鋰形核SEM圖像和對應(yīng)的恒電流充放電曲線以及模型仿真結(jié)果同樣支持了這一認(rèn)識(shí)（圖4A-D）。較高溫度下的較大成核半徑和較小成核密度導(dǎo)致形成更均勻且致密的鋰沉積層（如圖4E所示），較高溫度下的鋰離子高遷移率促進(jìn)了Li+遷移到分散的成核位點(diǎn)，形成大且稀疏的鋰核并逐漸融合。經(jīng)過進(jìn)一步沉積，最終形成了致密的鋰沉積層，從而有效避免枝晶形成。
圖3. 鋰枝晶的成核和生長機(jī)制以及SEI的溫度效應(yīng)
圖4. 鋰成核的溫度效應(yīng)
沉積鋰顆粒的均勻性與SEI結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。冷凍電鏡被用于研究高溫對SEI特性的影響（圖3B）。20℃下基于醚基電解液形成的非晶態(tài)聚合物SEI層在液體電解質(zhì)中具有高溶解性，導(dǎo)致其極易破碎而不能有效鈍化負(fù)極，帶來持續(xù)的副反應(yīng)和循環(huán)的不穩(wěn)定性。相反，60℃下形成的SEI層具有更厚、更穩(wěn)定的多層結(jié)構(gòu)，其機(jī)械強(qiáng)度足以有效鈍化金屬鋰負(fù)極，從而增強(qiáng)循環(huán)穩(wěn)定性。但是同時(shí)溫度也會(huì)影響反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，在某些情況下，如無添加劑的碳酸酯基電解質(zhì)體系下，較高的溫度意味著電解質(zhì)的加速分解以及厚且不均勻的SEI，引發(fā)阻抗和電流密度的分布不均勻和差的循環(huán)穩(wěn)定性。基于醚基電解質(zhì)的超低溫下，與溫度相關(guān)的熱力學(xué)成核行為與高溫下成核尺寸的變化趨勢類似，平均尺寸分布分析表明較低的溫度下會(huì)形成較小的鋰顆粒，同時(shí)，SEI層表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)、厚度、化學(xué)和導(dǎo)電性質(zhì)的差異（圖3C）。但是低溫也有一定的好處。20℃下測試的電池在前50圈循環(huán)中相比更低溫度下的電池具有更低的過電勢（歸因于較低溫度下增加的電荷轉(zhuǎn)移阻抗）；但是經(jīng)過一定時(shí)間循環(huán)后，20℃下運(yùn)行的電池表現(xiàn)出明顯的過電勢不均勻性，而在低溫下運(yùn)行的電池顯示出更低且規(guī)律的過電勢（圖3D）。McDowell等人認(rèn)為，低溫下SEI一直保持很薄而且其在低溫下的阻抗也一直保持相對較低，證實(shí)了這一現(xiàn)象的可能性。盡管在低溫下可以實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定性，但循環(huán)過程中電解質(zhì)的持續(xù)分解以及低溫下“死鋰”的增多，電池庫倫效率仍然很低。在未來的工作中需要進(jìn)行更系統(tǒng)的研究，以更好地理解溫度對SEI層的影響，比如未來極端溫度下的柔性和可穿戴電子設(shè)備的發(fā)展需要對成核和SEI形成的熱力學(xué)因素以及更常見、常規(guī)甚至復(fù)雜的電池系統(tǒng)中的其他影響因素進(jìn)行全面研究。
要點(diǎn)4：鋰枝晶生長的溫度效應(yīng)
枝晶生長行為同樣受到溫度的調(diào)控影響。實(shí)驗(yàn)可以觀測到在-10℃，5℃和20℃下電沉積具有蘑菇狀、針狀和薄膜狀等特征。原位AFM分析表明在Ni基底上不同溫度下會(huì)生長不同形貌的鋰枝晶：在室溫下觀察到不均勻的表面沉積，而在60℃以及更高溫度下則觀察到致密且均勻的表面膜。計(jì)算模擬通過一定溫度范圍和突起形態(tài)的枝晶生長，研究了各種條件下的枝晶生長模式（圖5A）。在10℃和20℃低溫下，枝晶的徑向長度相比40℃和50℃時(shí)更長，而歸一化寬度更小。此外，通過分析起始時(shí)間（ti）、生長速率（vd）和短路時(shí)間（tsc）則可以量化枝晶的形成（圖5B）。ti的增加與溫度變化成正相關(guān)。由于涉及電場枝晶相貌，tsc和vd則表現(xiàn)出更復(fù)雜的規(guī)則性，最終可以得到枝晶形貌與三個(gè)參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)多變量關(guān)系。值得注意的是，通過控制短路時(shí)間可以避免熱失控，但這種經(jīng)驗(yàn)關(guān)系未引入SEI層對形貌的影響，因而未來有必要在熱模型中引入SEI以探究和完整預(yù)測其對枝晶形貌的影響。
圖5. 溫度對鋰生長影響的進(jìn)展
在實(shí)際應(yīng)用中，電池的充/放電過程，特別是由于市場需求的高電流密度和高倍率下，體系總是伴隨著大量的熱量的產(chǎn)生和擴(kuò)散。電池材料和結(jié)構(gòu)的限制使得產(chǎn)生的熱量難以及時(shí)消散而積聚，從而導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度的升高。通過將正極加熱到40℃并將石墨負(fù)極冷卻到0℃引入電極間熱梯度，僅在10個(gè)循環(huán)內(nèi)就形成了不可逆的鋰枝晶，并在20個(gè)循環(huán)內(nèi)失活。此外，局部溫度熱點(diǎn)的形成也是導(dǎo)致電池內(nèi)部短路的重要因素。有研究利用顯微拉曼光譜法，觀察鋰在電池內(nèi)部局部高溫下的生長行為，可以發(fā)現(xiàn)隨著熱點(diǎn)溫度的增加，局部鋰的沉積速率相比較低熱點(diǎn)溫度處急劇上升，并且在熱點(diǎn)位置沉積了更多的鋰。光學(xué)電池的可視化及電壓-電流測試表明熱點(diǎn)上鋰的快速生長會(huì)導(dǎo)致枝晶形成、熱失控和電池短路。
要點(diǎn)5：無枝晶鋰金屬負(fù)極的設(shè)計(jì)策略
1）熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)的枝晶自愈合
從工程角度來看，如Wang等人的模型建議，通過調(diào)節(jié)鋰金屬負(fù)極結(jié)構(gòu)可以調(diào)節(jié)表面能從而可以有效緩解體積膨脹和改善鋰沉積/剝離行為以抑制枝晶生長，例如應(yīng)用具有連續(xù)高表面能的三維基底。根據(jù)Ely等人的異質(zhì)成核理論，確保負(fù)極沉積顆粒尺寸低于臨界熱力學(xué)半徑，控制沉積表面光滑及過電勢可以抑制枝晶生長。因此，對結(jié)構(gòu)化負(fù)極的研究可以更多地通過優(yōu)化鋰沉積的基底，如三維多孔結(jié)構(gòu)及鋰合金負(fù)極（如LiAl層改性的三維結(jié)構(gòu)）與熱力學(xué)能量因素結(jié)合使用。
圖6. 無枝晶鋰金屬負(fù)極的設(shè)計(jì)策略
從熱力學(xué)角度來看，熱是平滑鋰沉積的另一種解決思路。基于上述成核模型，Koratkar提出了高電流密度下控制電化學(xué)沉積的枝晶自愈合策略。高電流密度引起電化學(xué)過電勢增加，導(dǎo)致了成核半徑變小、成核速率加快、成核密度增加。因此，經(jīng)過枝晶的電流能產(chǎn)生足夠的焦耳熱來促進(jìn)鋰原子從枝晶尖端遷移到相鄰枝晶間的凹谷區(qū)域，廣泛的擴(kuò)散從而使枝晶光滑。這一自愈合的概念通過不同電流密度下的鋰鋰對稱電池可以驗(yàn)證，在12 mA cm-2的高電流密度下可以觀察到無枝晶且光滑的鋰沉積（圖6A）。而且用正常的電流密度循環(huán)，同時(shí)伴隨反復(fù)的高電流密度愈合處理的電池同樣表現(xiàn)出更好的循環(huán)性能和高庫倫效率，以及低熱失控風(fēng)險(xiǎn)。該策略同樣在鋰硫電池中得到了驗(yàn)證，電池在愈合處理后表現(xiàn)出更優(yōu)異的電化學(xué)性能（圖6B）。Hong等人進(jìn)一步提出了一種熱耦合的相場模型，結(jié)合能量平衡方程來充分解釋其愈合機(jī)理，提供了兩個(gè)參數(shù)來區(qū)分枝晶的自熱和生長的影響：鋰電化學(xué)反應(yīng)勢壘和擴(kuò)散勢壘。當(dāng)電化學(xué)反應(yīng)勢壘小于擴(kuò)散勢壘時(shí)，自熱將大大增加離子傳輸并降低枝晶生長速率。相反，電化學(xué)反應(yīng)勢壘較大時(shí)，反應(yīng)速率的增加超過離子遷移的增加，從而導(dǎo)致增加的枝晶生長速率。結(jié)合結(jié)構(gòu)負(fù)極設(shè)計(jì)和枝晶自愈合的協(xié)同效應(yīng)可以成為改變鋰沉積行為的有效策略。
2）電極/電解質(zhì)界面工程
鋰與液體電解質(zhì)接觸時(shí)的熱力學(xué)本征不穩(wěn)定特性導(dǎo)致了電極/電解質(zhì)界面處SEI的形成，易破裂的SEI引發(fā)了循環(huán)時(shí)電解質(zhì)分解和進(jìn)一步的枝晶生長。因此，電極/電解質(zhì)的界面改性是一種有效策略。而溫度是決定電解質(zhì)和SEI的性質(zhì)的重要因素，因此控制溫度可以改變電極/電解質(zhì)的界面性質(zhì)。Ishikawa等人在LiPF6–PC/DMC電解液中，于- 20℃下在鎳基底上預(yù)循環(huán)鋰金屬，在25℃下實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的低電阻LiF界面層，從而提升了鋰負(fù)極的循環(huán)性能（圖6C）。有效低溫預(yù)循環(huán)效應(yīng)為未來低溫下電解質(zhì)中溶劑化行為和SEI界面上去溶劑化行為提供了方向，以便針對特定應(yīng)用優(yōu)化低溫下的電化學(xué)性能。Wang等人則通過將溫度提升到60℃，在醚類電解液中實(shí)現(xiàn)了相比室溫（20℃）更好的電化學(xué)效應(yīng)（圖6D）。如上所述，高溫下（60℃）沉積的低表面積鋰顆粒減少了鋰與電解質(zhì)之間的接觸，降低了副反應(yīng)的發(fā)生。在60℃下，醚基電解質(zhì)中形成的SEI表現(xiàn)出機(jī)械穩(wěn)固且有序的多層結(jié)構(gòu)，從而有效鈍化負(fù)極，實(shí)現(xiàn)較少的不可逆鋰損失和較高的庫倫效率。但是，升高溫度并不是一定有利于鋰沉積，相反，在一些不含添加劑的碳酸酯基電解質(zhì)中觀察到了較高溫度下具有較厚SEI層的不均勻鋰枝晶。穩(wěn)定電極/電解質(zhì)界面的另一種直接策略是開發(fā)具有特定表面能的功能薄膜和人造SEI。鋰表面的LiF/Cu基混合導(dǎo)體中間相保護(hù)層擁有高表面能以促進(jìn)均勻的鋰分布，并具有高的離子電導(dǎo)率以促進(jìn)離子擴(kuò)散以及高的楊氏模量以抑制枝晶生長。
圖7. 熱力學(xué)因素對鋰枝晶的影響和策略總結(jié)
總結(jié)與展望
綜上所述，本文提供了對鋰枝晶形成的研究，通過包括溫度和能量因素的熱力學(xué)參數(shù)的考慮來構(gòu)造無枝晶鋰負(fù)極的相關(guān)問題和解決方案（圖7）。基于熱力學(xué)參數(shù)的未來研究方向應(yīng)該包括：
1） 實(shí)際應(yīng)用中的枝晶受熱力學(xué)影響；
2） 枝晶生長機(jī)理模型的完善；
3） 除溫度和能量外的熱力學(xué)因素研究；
4） 鋰剝離的熱力學(xué)因素研究；
5） 先進(jìn)非易燃電解質(zhì)的熱力學(xué)效應(yīng)評估；
6） 鋰氧電池及鋰硫電池復(fù)雜系統(tǒng)的熱效應(yīng)；
7） 熱力學(xué)與電化學(xué)動(dòng)力學(xué)及其他因素的綜合研究；
8） 正極側(cè)的熱力學(xué)作用（尤其是固態(tài)電池）。
全文小結(jié)
總結(jié)分析了鋰沉積過程的熱力學(xué)能量因素的相關(guān)模型和抑制枝晶形成的有效策略；
系統(tǒng)的分析了鋰枝晶成核和生長以及SEI形成的溫度效應(yīng)，包括相關(guān)模型和實(shí)驗(yàn)分析；
基于熱力學(xué)效應(yīng)提出了幾種無枝晶金屬鋰負(fù)極的設(shè)計(jì)策略；
指出了當(dāng)前對鋰枝晶形成的熱力學(xué)理解有待完善的部分，并探討了未來針對鋰負(fù)極電池?zé)崃W(xué)研究的方向和思路。
參考文獻(xiàn)：
Xiangwen Gao et al. Thermodynamic Understanding of Li-Dendrite Formation. Joule, 2020.
DOI: 10.1016/j.joule.2020.06.016
https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(20)30279-8#%20
作者簡介：
杲祥文： 德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校博士后研究員。復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系本科，牛津大學(xué)材料系博士畢業(yè)，師從Peter Bruce教授，2019年加入John B. Goodenough教授組擔(dān)任博士后研究員，主要研究方向包括鋰氧氣電池，鎂鈣離子電池和鋰/鈉固態(tài)電池等。先后以第一或者共同第一作者身份在Joule (2), Nature Materials (2), Nature Energy (1), Nature Communications (1), Angewandte Chemie(1) 等國際頂級期刊上發(fā)表相關(guān)工作。
周亞男，于2019年碩士畢業(yè)于北京化工大學(xué)，2017-2019年以訪問學(xué)者身份在中科院化學(xué)所學(xué)習(xí)。2019年進(jìn)入西安交通大學(xué)化工學(xué)院唐偉教授課題組攻讀博士學(xué)位。研究方向?yàn)槿虘B(tài)電池固態(tài)電解質(zhì)、金屬負(fù)極開發(fā)以及電解質(zhì)/金屬界面演化。目前已經(jīng)在Joule、Nano Energy等發(fā)表多項(xiàng)研究成果。
唐偉，2016年博士畢業(yè)于新加坡國立大學(xué)，2018年9月初以教授、博導(dǎo)身份入職西安交通大學(xué)化工學(xué)院。研究興趣包括鋰硫電池、鋰金屬電池以及基于有機(jī)小分子的水系、有機(jī)系液流電池，工作致力于材料開發(fā)、以及利用多種原位檢測手段對于材料的儲(chǔ)能效用進(jìn)行評價(jià)，以此來輔助對于材料的進(jìn)一步改性和性能提升，先后國際頂級期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文40篇，其中第一/通訊作者20余篇，包括J. Am. Chem. Soc. (2)、Adv. Mater. (1)、Nano Lett. (1)、Energy Environ. Sci.(2)、Nat. Energy (1,評論)等。4篇論文入選ESI高引論文，1篇論文入選中國百篇最具影響力論文，文章總他引2800余次，H值31。
John B. Goodenough，2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主之一，國際鋰電池之父美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校教授，美國科學(xué)院/工程院院士。本科就讀于耶魯大學(xué)數(shù)學(xué)系、芝加哥大學(xué)物理學(xué)碩士和固體物理博士畢業(yè)。先后在麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室、英國牛津大學(xué)工作。長期從事凝聚態(tài)物理、二次電池和燃料電池的研究，是鋰離子電池主要正極材料鈷酸鋰、磷酸鐵鋰的發(fā)明人，為鋰離子電池的發(fā)展和商業(yè)化應(yīng)用做出了巨大貢獻(xiàn)，美國總統(tǒng)獎(jiǎng)、日本國際獎(jiǎng)、英國科普里獎(jiǎng)獲得者。
