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雙離子電池（DIBs）由于其高能量密度、低成本和環(huán)境友好性，是大規(guī)模儲(chǔ)能的可行選擇。然而，鋰-石墨DIBs（LG-DIBs）正極和負(fù)極的界面不穩(wěn)定性會(huì)導(dǎo)致循環(huán)性能差和儲(chǔ)能失效，從而嚴(yán)重限制了它們的應(yīng)用潛力。

東北師范大學(xué)吳興隆等采用雙管齊下的策略來提高界面穩(wěn)定性，即通過在鋰負(fù)極上構(gòu)建3D框架的同時(shí)，通過應(yīng)用剛性/惰性表面涂層來協(xié)同穩(wěn)定石墨正極。

圖1 LG-DIBs中的主要挑戰(zhàn)及兩管齊下的策略

在負(fù)極側(cè)，鋰表面構(gòu)建的3D碳骨架可使Li⁺通量均勻分布，從而在負(fù)極電解質(zhì)界面（AEI）穩(wěn)定的情況下誘導(dǎo)鋰均勻沉積，抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)，緩解體積膨脹。在正極側(cè)，石墨表面涂覆的剛性惰性層可抑制正極電解質(zhì)界面（CEI）和電解質(zhì)的連續(xù)分解，從而保持石墨正極的結(jié)構(gòu)完整性。

圖2 在不同溫度下的電化學(xué)性能

這種雙管齊下的策略提高了電池在全氣候溫度范圍內(nèi)的性能，尤其是在低溫下，所得LG-DIB在-25至40 °C的全氣候溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)循環(huán)壽命（在200 mA^-1下循環(huán)2700次后容量保持率為80%）。該研究不僅有助于開發(fā)實(shí)用的LG-DIBs，而且為其他新型電池指明了一個(gè)有前途的研究方向。

圖3 循環(huán)后負(fù)極的XPS和形貌表征

All-Climate and Ultrastable Dual-Ion Batteries with Long Life Achieved via Synergistic Enhancement of Cathode and Anode Interfaces. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202201038

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東北師大吳興隆AFM：-25至40 °C的全氣候雙離子電池！

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