高电压锂金属电池被视为下一代极具前景的高能量密度储能器件之一，并且不断朝着电动汽车、太空探索、海底作业和大规模电网储能等应用领域发展。这意味着储能电池需要兼顾高能量密度，高安全性和宽的应用温度范围。但是目前广泛使用的商业碳酸酯类电解液很难满足上述需求：一方面，商业电解液中碳酸酯类溶剂较高的熔点和低的电化学窗口会大大限制电池在低温和高电压条件下的性能；另一方面，锂金属表面不稳定的固体电解质中间相(SEI)会导致锂枝晶的生长，极易刺穿隔膜，导致电池发生内短路从而引起热失控，同时碳酸酯类有机溶剂极易参与燃烧反应，从而造成严重的安全隐患。
图1. 不同电解液溶剂化结构和锂金属界面化学行为流程图及燃烧性测试
为了解决上述问题，中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所吴晓东团队许晶晶项目研究员和王志诚博士生在不可燃电解液和安全锂金属电池方面取得一系列研究进展。他们从调控锂离子溶剂化结构的角度出发，采用高浓度锂盐搭配离子液体溶剂和低粘度有机溶剂构建了双阴离子型阻燃电解液，并成功应用于高电压锂金属电池体系(Energy Storage Materials, 2020, 30, 228-237)。为了改善电解液的润湿性和锂金属电池倍率性能，研究团队进一步采用非极性氢氟醚稀释剂的策略，在不改变高浓度电解液溶剂化结构的前提下有效降低电解液黏度和成本，构建了本质不燃局部高浓度离子液体基电解液，成功提高电解液离子电导率和对隔膜的浸润性，有效提高锂金属电池倍率和循环稳定性(Advanced Energy Materials, 2021, 11, 2003752)。
图2. 锂金属负极稳定性测试
图3. 超低浓度电解液溶剂化结构及锂金属表面SEI表征
近期，为进一步降低成本以便更好地满足应用需求，研究团队将不燃的低粘度低熔点氢氟醚惰性稀释剂与低熔点离子液体溶剂混合，同时创新性地采用超低浓度(0.1 mol/L)的双氟草酸硼酸锂LiDFOB作为锂盐，成功制备出了一种可应用于宽温度范围和高电压锂金属电池体系的新型电解液。该类电解液具有极宽的液态温度范围(-100~ +70 ℃)，超高的电化学窗口(~ 5.75 V)和完全不燃等特性。同时由于其特殊的锂离子溶剂化结构和离子液体有机阳离子的静电屏蔽作用，有利于形成稳定的SEI层，从而有效抑制锂金属负极锂枝晶的生长，大大提高锂金属电池库伦效率和循环性能。采用此类超低浓度电解液可以有效降低成本，同时组装的NCM622/Li锂金属电池在4.5 V高电压和-60~ +70 ℃超宽温度范围都展现出优秀的电化学性能。
图4. 高电压NCM622/Li锂金属电池电化学性能测试
相关工作以 Advanced Ultralow-Concentration Electrolyte for Wide-Temperature and High-Voltage Li-Metal Batteries 为题发表于Advanced Functional Materials 。该工作得到了国家自然科学基金面上项目等资助，同时感谢苏州纳米所纳米真空互联实验站(Nano-X)提供的测试帮助。
来源：苏州纳米所
论文链接
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202112598
12月3日，2019年国家自然科学基金“十三五”第四批重大项目立项结果公布，由中国石油大学（华东）石油工程学院孙金声院士负责的“南海天然气水合物钻采机理与调控”项目获立项资助，项目直接经费1959万元，研究期限为5年，这是石大首次牵头承担国家自然科学基金重大项目。
项目介绍
该项目由中国石油大学（华东）联合中国石油大学（北京）、中国地质大学（北京）、广州海洋地质调查局、中国石油集团工程技术研究院有限公司等单位共同申报，主要针对海域水合物钻采过程中面临的井壁易失稳、流动安全风险高、储层改造困难及产量低等一系列重大难题，以南海天然气水合物安全高效钻采为聚焦点，围绕南海天然气水合物钻采关键科学问题，通过多领域多学科交叉研究，创建南海天然气水合物高效钻采的原创性理论体系，形成水合物钻采的系列关键技术，为我国南海天然气水合物商业化开采提供理论和技术支撑，提升我国天然气水合物开发的国际竞争力。
孙金声院士介绍
孙金声院士现任中国石油大学（华东）学术委员会主任、油气钻井技术国家工程实验室主任、教育部非常规油气开发重点实验室主任。获国家科技进步二等奖2项，技术发明二等奖1项，省部级特等奖1项、一等奖7项；获授权发明专利30件（其中美国专利8件）；出版专著4部，发表学术论文116篇（SCI/EI收录32篇）；指导硕士、博士、博士后40余名；获“何梁何利”科学与技术奖、孙越崎“能源大奖”，入选国家百千万人才工程，授予国家有突出贡献中青年专家、山东省泰山学者优势特色学科人才团队领军人才，享受国务院政府特殊津贴。
（孙金声院士讲演）
（孙金声院士座谈会现场）
（孙金声院士在实验室工作）
关于国家自然科学基金重大项目
国家自然科学基金重大项目是国家自然科学基金的重要资助类型，旨在面向科学前沿和国家经济、社会、科技发展及国家安全的重大需求中的重大科学问题，超前部署，开展多学科交叉研究和综合性研究，充分发挥支撑与引领作用，提升我国基础研究源头创新能力。
“可燃冰”相关介绍
天然气水合物又称“可燃冰”，是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”。其资源密度高，全球分布广泛，具有极高的资源价值，因而成为油气工业界长期研究热点。
可燃冰有望取代煤、石油和天然气成为21世纪的新型能源。对我国有着革命性的战略意义！
来了！又添一位杰青！孙晓明受聘重质油国家重点实验室（华东）主任、石大学术委员会副主任！
超赞！石大新能源学院一论文入选2018中国百篇最具影响国内学术论文！
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审核：陈勇、白山岭
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