物理与能源学院2021级博士研究生陶剑铭为第一作者在国际学术期刊PNAS在线发表了题为“Combating Li metal deposits in all-solid-state battery via the piezoelectric and ferroelectric effects”的研究论文。我校为该研究工作的第一完成单位，林应斌教授、洪振生教授和德国科隆大学Sanjay Mathur教授为本文的共同通讯。该研究工作得到国家自然科学基金项目、中央引导地方科技发展资金项目和国家留学基金管理委员会项目资助。
因具有高能量密度和高安全性等优点，固态金属锂电池被广泛认为是下一代电池的重要研发方向。锂枝晶的生长是诱发界面不稳定行为和电池安全隐患的重要因素，但迄今在任何固体电解质中都很难完全避免枝晶锂的形成。本工作将具有介电/铁电效应的BaTiO3纤维融入到固态电介质中，调控锂枝晶的成核与生长过程。理论模拟研究发现，固态电解质中BaTiO3的介电效应可以有效减少高电流密度下锂枝晶生长驱动力，铁电效应则可以降低过电势进而调控锂沉积和Li+流。系列先进表征技术表明，固态电解质中极化反转确实可以调控锂的沉积和形貌。以LiFePO4为正极、以融有BaTiO3的石榴石PEO聚合物为电解质组装成固态电池具有稳定的循环寿命，在1C电流密度下循环500圈后仍有103.2 mAh/g。
论文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2211059119