材料科学顶级期刊《先进材料》刊发湘潭大学科研团队在全固态锂硒电池研究领域科研成果

摘要：近日，材料科学顶级期刊《先进材料》（Advanced Materials，中科院1区TOP期刊，影响因子26.8）发表湘潭大学材料科学与工程学院科研团队在全固态锂硒电池研究领域科研成果，研究成果以《二维石墨烯@硒复合材料的自适应应力响应实现超稳定全固态锂硒电池

近日，材料科学顶级期刊《先进材料》（Advanced Materials，中科院1区TOP期刊，影响因子26.8）发表湘潭大学材料科学与工程学院科研团队在全固态锂硒电池研究领域科研成果，研究成果以《二维石墨烯@硒复合材料的自适应应力响应实现超稳定全固态锂硒电池》（Adaptive Stress Response in2D Graphene@Se Composite towards Ultra-Stable All - Solid - State Lithium-Selenium Batteries）为题，湘潭大学硕士研究生贺帅宇为论文第一作者，材料科学与工程学院许国保副教授、梁雅儒副教授和复旦大学赖伟鸿教授为共同通讯作者，湘潭大学为论文第一完成单位。

全固态锂硒电池(ASSLSeBs)凭借高能量密度(理论体积能量密度达2528 Wh L-1)和高安全性，被视作下一代储能体系的有力候选者。但硒正极在循环过程中的显著体积膨胀效应(≈98%)会导致ASSLSeBs出现机械降解和容量快速衰减。为此，研究团队开发了一种具有应力自适应的二维石墨烯@硒(AcEG@Se)复合正极，为解决这一难题提供了新思路。

该研究通过酸处理膨胀石墨(AcEG)与硒纳米颗粒的强相互作用，构建独特结构的AcEG@Se复合正极材料，不仅增强了电荷传输效率，还有效缓解了循环过程中的应力积累。采用AcEG@Se正极的ASSLSeBs在2 C电流密度下经过4000次循环后，容量保持率仍超过100%，是目前报道中最长寿命的ASSLSeBs。该电池在-20℃至60℃的宽温度范围内均展现出良好的电化学性能，在高活性物质负载条件(9.55 mg cm-2)下仍能保持优异的循环稳定性和高面容量(5.2 mAh cm-2)。研究团队还成功制备了全固态锂硒软包电池，其能量密度达376.8 Wh kg-1，是当前全固态锂硒电池领域报道的最高值。

AcEG@Se复合电极的电化学性能

在应力自适应机制方面，常规硒正极在放电、充电过程中易出现接触损失等电化学机械效应，而AcEG@Se正极结构极具柔韧性，能有效缓解正极中硒的体积膨胀带来的不均匀应力/应变，保持正极内部三相界面和正极与固态电解质界面的稳定性。同时，AcEG@Se正极表现优异的循环稳定性且具有良好的可逆性、优异的离子/电子导电性。即使在复杂条件下，采用AcEG@Se正极的ASSLSeBs依旧展现出良好的电化学性能。