中科院物理所吴凡、李泓：水稳定的硫化物固态电解质膜

第一作者：许洁茹

合作作者：李永兴、卢普顺、闫汶琳、杨明、李泓、陈立泉

通讯作者：吴凡

通讯单位：天目湖先进储能技术研究院；长三角物理研究中心；中科院物理所清洁能源实验室；中国科学院大学物理学院；中国科学技术大学纳米学院

在全固态电池的关键材料—固态电解质中，硫化物电解质由于其高离子电导率和易于形变的力学特性，被认为是一种极具应用潜力的固态电解质。然而，大多数硫化物电解质本质不稳定，会与空气/水分/水发生反应，释放出有毒的H₂S气体，并伴随晶体结构的破坏以及相应锂离子电导率的降低。这一问题极大地限制了硫化物电解质在全固态电池中的实际应用，提升了材料制备、储存、运输、电池组装等过程对气体保护的苛刻要求和相应的成本。

【工作介绍】

为了解决上述问题，本工作首次报道了由超疏水传导锂离子的保护层实现的水稳定的硫化物电解质膜。该保护层不仅可以防止水分/水的侵入，并能在所组装的全固态电池中有效地传输锂离子。保护层通过喷涂氟化聚硅氧烷包覆的Li_1.4Al_0.4Ti_1.6(PO₄)₃ (F-POS@LATP)纳米颗粒所制备。F-POS@LATP纳米颗粒则通过原硅酸四乙酯(TEOS)分子和1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷(PFDTES)分子在颗粒表面的水解和缩合形成。LATP颗粒提供Li⁺传输的通道和微米尺度的粗糙度；F-POS将 LATP颗粒粘结起来并粘附于硫化物电解质膜的表面，提供纳米尺度的粗糙度和低表面能。受益于F-POS@LATP保护层，改性的 Li₆PS₅Cl膜可以承受高湿环境下冲水的极端暴露条件(RH～70%)。此外，Li⁺传导的F-POS@LATP保护层对于所组装电池的循环和倍率等电化学性能的影响可以忽略不计，经过极端环境暴露后的电解质膜所组装的电池仍具有147.3 mAh g⁻¹的可逆容量。这种有效且简单的后处理硫化物电解质膜的方法可以应用于任何硫化物固态电解质和任何其他对空气/水分/水不稳定的材料，有助于降低大面积的硫化物电解质膜在运输、储存和使用时对环境的要求。因此，这项工作是大面积硫化物电解质膜层面改性的重大突破，以满足其在大规模生产硫化物全固态电池中的实际应用。该成果以“Water-stable sulfide solid electrolyte membranes directly applicable in all-solid-state batteries enabled by superhydrophobic Li⁺-conducting protection layer.”为题发表在Advanced Energy Materials 上。论文第一作者为中国科学院物理研究所博士生许洁茹，通讯作者为中国科学院物理研究所吴凡研究员。

【核心内容】

 1. 在Li₆PS₅Cl电解质膜上制备超疏水锂离子传导的保护层 

在Li₆PS₅Cl电解质膜上制备超疏水锂离子传导的保护层的方法如图1a所示，包括合成F-POS@LATP纳米颗粒和随后使用喷涂法使其在Li₆PS₅Cl电解质膜上形成涂层。首先，通过Stöber方法，即通过TEOS(Si(OC₂H₅)₄)和PFDTES(CF₃(CF₂)₇C₂H₄Si(OC₂H₅)₃)分子在LATP颗粒表面的水解和缩合在其表面包覆F-POS。将适量的TEOS、PFDTES和LATP纳米颗粒添加到乙醇-去离子水溶液，并含有氨水作为催化剂。根据设想，TEOS和PFDTES分子在持续搅拌过程中经过水解反应（方程式（1））和随后的缩合反应(方程式(2)和(3))，相应地转化为F-POS并均匀包覆于LATP颗粒表面（图1a-I、II）。LATP纳米颗粒上的羟基基团将会与反应生成的F-POS或未反应的TEOS和PFDTES分子发生反应，所形成的键可以将LATP纳米颗粒粘结在一起（图1a-III）。此外，硫化物电解质颗粒与官能团（例如羟基）之间的相互作用对于涂层在硫化物电解质膜上的粘附也同样重要。原始的LATP纳米颗粒（直径40-100 nm，平均直径约66.0 nm）可以紧密团聚成微米级的二次颗粒（图2c-II，d-II）。经TEOS和PFDTES分子在LATP颗粒表面水解缩合的改性后，LATP颗粒被一层无定形的F-POS纳米颗粒包覆（图2c-IV，d-IV）。

≡Si−O−C₂H₅ + H₂O → ≡Si−OH + C₂H₅OH    (1)

≡Si−O−C₂H₅ + HO−Si≡ → ≡Si−O−Si≡ + C₂H₅OH   (2)

≡Si−OH + HO−Si≡ → ≡Si−O−Si≡ + H₂O   (3)

考虑到大多数硫化物电解质与乙醇-去离子水溶剂的的化学不稳定性，包覆后的产物在喷涂前需经过离心，乙醇洗涤，干燥的过程，并分散至与硫化物化学稳定的正己烷溶剂中。随后，通过在Li₆PS₅Cl 电解质膜上喷涂均匀的分散液制备F-POS@LATP超疏水保护层。喷涂工艺提供了简易且快速的涂层制备优点，并适用于大面积平坦或弯曲的基材，因此有利于大面积的硫化物电解质膜或复合电极膜的改性。此外，Li₆PS₅Cl膜在喷涂制备涂层后的力学柔韧性没有变化。通过上述方法，硫化物电解质膜上制备出致密且形貌粗糙的保护层，具有荷叶般超疏水的性能和锂离子传导能力（如图1b)。其中LATP电解质具有可接受的室温锂离子电导率（体相和总的离子电导率分别为10^-3 和 10^-4 S cm^-1)，因此不仅构建了超疏水所需的微米尺度的粗糙度，也提供了良好的Li⁺扩散途径。在LATP颗粒表面包覆的F-POS纳米颗粒将LATP颗粒粘结在一起，提供了纳米尺度的粗糙度并通过含氟长链的引入使得涂层具有低表面能的特性。 

图1 | Li₆PS₅Cl电解质膜上超疏水且Li⁺ 传导的保护层的(a)设计原理示意图和(b)制备过程示意图。

2. F-POS/LATP比例对于F-POS@LATP保护的Li₆PS₅Cl电解质膜的超疏水性质的影响 

F-POS@LATP涂层保护的Li₆PS₅Cl电解质膜的超疏水性取决于其微/纳米形貌和由化学成分所决定的表面能，可通过调整涂层制备过程中LATP纳米颗粒、TEOS 和 PFDTES的比例有效调控。根据以往的研究，我们保持两种硅烷的比例不变（V_PFDTES/V_TEOS = 0.5），通过调整所生成的F-POS和LATP颗粒的比例来调控涂层的微纳米形貌和化学组成（Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP}，也即Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP}, v/m)。

通过测定5 μL水滴在不同Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP}比例的F-POS@LATP保护的Li₆PS₅Cl膜的静态接触角(SCA)来比较其疏水性的不同（图2a 和表1）。无涂层的Li₆PS₅Cl电解质膜的SCA为118.0°，其一定的疏水性来自于制备电解质膜所使用的粘结剂聚四氟乙烯(PTFE)具有低表面能。如果涂层仅包含LATP纳米颗粒(Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP}= 0:1)，则电解质膜的疏水性没有得以改善（SCA = 117.8°）。一旦F-POS比例增加(Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP}= 1:1)，水滴在电解质膜的SCA显着增加到148.2°。进一步将 Ratio _{TEOS + PFDTES /LATP}增加到2:1，F-POS@LATP保护的Li₆PS₅Cl膜展现超疏水的性质，水滴的SCA增加到164.7°；同时，水滴极易从涂层膜上滚落，表明水滴在涂层上处于Cassie-Baxter状态。随着Ratio _{TEOS + PFDTES /LATP}比例继续增加至3:1，水滴的静态接触角略微下降至160.3°，并随着比例的后续增加而基本保持不变。此外，为了确认LATP纳米颗粒的作用，仅仅F-POS(Ratio _{TEOS + PFDTES /LATP}=1:0)的涂层也被制备，同样呈现超疏水的性质（SCA = 160.5°）。 

表1-5 μL 水滴在具有不同成分比例（Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP}，v/m）的F-POS@LATP涂层保护的Li₆PS₅Cl膜上的静态接触角，喷涂体积为 2 mL in⁻²

上述Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP}对于涂层疏水性的影响与相应表面形貌的变化紧密关联（图2b-d）。当仅LATP颗粒作为涂层成分，分散的LATP颗粒无法粘附于硫化物电解质膜表面而在喷涂过程被20 psi的气流吹走，因而无法形成致密且连续的涂层。一旦在制备过程中引入TEOS和PFDTES (Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP}= 1:1)，连续的涂层得以构建，并呈现大量20-50 nm 的纳米颗粒（平均尺寸为 33.2 nm），如图2b-III所示。该纳米颗粒应为TEOS和PFDTES水解缩合生成的F-POS 纳米颗粒，提供了纳米级的粗糙度，并作为粘结剂形成相对完整的涂层。所制备的涂层初步显示提升的的疏水性，虽然它的空间分布仍不均匀。而后进一步增加 Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP}比例至到2:1，涂层形貌发生了巨大变化，涂层致密且均匀，在微观尺度上具有粗糙度（归因于微米级的LATP二次颗粒和F-POS纳米颗粒在LATP颗粒上的团聚），且由于大量20-60 nm的F-POS纳米颗粒具有纳米尺度的粗糙度。因而水滴在该比例涂层保护下的Li₆PS₅Cl膜上处于Cassie-Baxter状态。随着Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP}进一步增加，涂层致密度降低，出现更多的微孔。这可能来自于F-POS纳米颗粒的团聚和LATP颗粒之间更紧密的粘结，因而造成静态接触角的略微降低。而当涂层仅使用F-POS，可以观察到规则球状的氟化二氧化硅纳米颗粒的紧凑构成的均匀涂层。值得注意的是，由氟化二氧化硅颗粒构成的涂层已足以实现超疏水性，但LATP颗粒是为锂离子提供扩散途径所必需。根据以上讨论，Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP}= 2:1显示最佳疏水性能。 

图2 | （a) 5 μL 水滴在具有不同成分比例（Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP}，v/m）的F-POS@LATP涂层保护的Li₆PS₅Cl膜上的静态接触角，喷涂体积为2 mL in⁻²。 插图：相应5μL水滴在F-POS@LATP涂层保护的Li₆PS₅Cl膜上的光学图像。具有不同成分比例（Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP}，v/m）的F-POS@LATP涂层保护的Li₆PS₅Cl膜的(b) 低倍SEM图像，(c) 高倍SEM图像以及 (d)粒径分布，喷涂体积为 2 mL in⁻²。

为进一步确认F-POS的粘结作用，对不同成分比例（Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP}= 0:1、1:1 和 2:1）涂层保护的硫化物电解质膜进行能量色散X射线谱(EDS)分析表征（图3a）。LATP纳米颗粒分布的变化显而易见的。不同于没有F-POS参与时，LATP纳米颗粒在Li₆PS₅Cl电解质膜上的零星附着，LATP纳米颗粒的分布随着F-POS比例的增加更加均匀且广泛，最终在Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP}为2:1时均匀地覆盖整个电解质膜。

除了微/纳米形貌外，化学成分通过决定表面能以影响涂层的疏水性,这里对F-POS@LATP涂层保护的Li₆PS₅Cl膜（Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP}=2:1)进行X射线光电子能谱(XPS)表征(图3b-3h)。根据各个元素精细谱的分析，超疏水保护层的形成原理得以证实。含有交联 Si-O-Si官能团的F-POS通过TEOS和PFDTES的水解和缩合生成；同时，来自PFDTES的全氟化基团被证明在F-POS中组装，这将大大减少F-POS@LATP涂层的表面能，并相应地提高超疏水性。 

图3 | (a) (I) 空白Li₆PS₅Cl膜， (II) Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP}= 0:1的F-POS@LATP涂层保护的Li₆PS₅Cl膜，(III) Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP}= 1:1的F-POS@LATP涂层保护的Li₆PS₅Cl膜，(IV) Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP}= 2:1的F-POS@LATP涂层保护的Li₆PS₅Cl膜的SEM 图像和相应的 EDS。喷涂体积 = 2 mL in⁻²。 （b) 空白Li₆PS₅Cl膜和F-POS@LATP涂层保护的Li₆PS₅Cl膜的 XPS谱（Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP}= 2:1，喷涂体积 = 2 mL in⁻²）。 (c) C 1s, (d)F 1s, (e) O 1s、(f) Si 2p、(g) Ti 2P和(h) P2p的XPS 高分辨谱谱和相应的曲线拟合结果，对应于F-POS@LATP涂层保护的Li₆PS₅Cl膜的（Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP}= 2:1）。

3. F-POS@LATP/Li₆PS₅Cl/F-POS@LATP电解质膜在极端条件下的稳定性 

F-POS@LATP涂层的超疏水性可以避免水润湿Li₆PS₅Cl膜，也可能促进Li₆PS₅Cl膜在使用和存储过程中的水分稳定性。这里设置了极端环境下的测试，在周围环境（相对湿度≈70%，温度25 ℃）下将水滴从15 cm的高度不断滴落到F-POS@LATP/Li₆PS₅Cl/F-POS@LATP膜上，以直观展示具有超疏水涂层的Li₆PS₅Cl膜的空气/水分/水稳定性。F-POS@LATP/Li₆PS₅Cl/F-POS@LATP膜相比较空白Li₆PS₅Cl膜展现出显着差异（图4）。在F-POS@LATP/Li₆PS₅Cl/F-POS@LATP膜表面，水滴会不留痕迹地弹离涂层，展现出优良的防水性，在整个测试过程无明显变化。相比之下，水滴将附着在无涂层保护的的Li₆PS₅Cl膜上，并一经接触即剧烈反应，立即释放 H2S 气体，产生被破坏的表面。

图4 | (a) (I)F-POS@LATP/Li₆PS₅Cl/F-POS@LATP膜（Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP}= 2:1，喷涂体积 = 2 mL in⁻²）和（II）空白Li₆PS₅Cl膜在极端暴露条件下的示意图。（b)F-POS@LATP/Li₆PS₅Cl/F-POS@LATP膜（Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP}= 2:1，喷涂体积 = 2 mL in⁻²）和空白的Li₆PS₅Cl膜在极端条件连续水滴攻击下变化情况的系列照片。

4. F-POS@LATP的喷涂量对于F-POS@LATP涂层保护的Li₆PS₅Cl膜的超疏水性和电化学性能的影响 

F-POS@LATP的喷涂量对于所保护电解质的疏水性和相应的防水性能有一定程度的影响。为确定F-POS@LATP的最佳用量，不同喷涂量的F-POS@LATP分散液(Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP} = 2:1)被制备于Li₆PS₅Cl膜上。随着喷涂量的增加，电解质膜上水滴的静态接触角从空白膜的118.0°逐步增加至160.0°，164.7°，和 167.2°（图5a），归功于涂层覆盖率的增加。顶视SEM 图像（图5b-I-IV）和相应的处理后的图像（图5b-V-VIII）表明未覆盖区域（红色区域）随着喷涂量的增加而减少，对应的覆盖率从95.608%增加至 98.284%和99.603%。同时，涂层的厚度也相应增加，从初始横截面不明显的涂层逐步增加至5 μm和 8 μm厚。

图5 | (a) 5 μL 水滴在具有不同的喷涂量的F-POS@LATP涂层保护的Li₆PS₅Cl膜上的静态接触角，（Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP} = 2）。插图：5 μL 水滴在涂层表面上的光学图像。(b) 不同喷涂量的F-POS@LATP涂层保护的Li₆PS₅Cl膜的带有相应image J 处理后图像的俯视SEM图像。（c) 不同喷涂量的F-POS@LATP涂层保护的Li₆PS₅Cl膜的横截面 SEM 图像以及涂层的 S、C、O、F、Si 和 Ti 元素的相应 EDS。

另一方面，考虑到不同厚度F-POS@LATP涂层可能对Li₆PS₅Cl膜离子传导的影响，并最终影响其在全固态电池中的应用。使用电化学阻抗谱(EIS)对空白Li₆PS₅Cl膜和F-POS@LATP/Li₆PS₅Cl/F-POS@LATP电解质膜进行测试，随着涂层厚度的增加，总电阻从5.32 Ω略微增加至到9.95 Ω、11.5 Ω和14.2 Ω。随后，组装为以LiNbO₃ 包覆的 LiCoO₂ (LNO@LCO)为正极，Li₄Ti₅O₁₂(LTO)为负极，和空白Li₆PS₅Cl膜、F-POS@LATP/Li₆PS₅Cl/F-POS@LATP电解质膜分别作为电解质层的全固态电池进行电化学性能的测试，以直接评估其对电化学性能的影响。图6a-d 显示了空白电解质层和三个厚度涂层保护的电解质层组装电池的充放电曲线，均在80次循环中展示了有限的形状变化，在80次循环后表现出接近的可逆容量，分别为 155.7、146.1、149.7 和 146.6 mAh g^-1。此外，四个电池表现出相近的倍率性能，1C时的容量保持率为 83.40%，分别为87.79%、87.74%和83.10%（图6f）。总结以上，有不同厚度涂层的电解质膜相比较空白电解质膜所组装的全固态电池的循环和倍率性具有可比性，这表明超疏水的F-POS@LATP保护层具有锂离子传导能力，可以直接用于全固态电池的后续组装而不牺牲电化学性能的发挥。 

图6 | 使用空白Li₆PS₅Cl膜和具有不同喷涂量的F-POS@LATP/Li₆PS₅Cl/F-POS@LATP膜的所组装LTO/Li₆PS₅Cl膜/LNO@LCO全固态电池的循环和倍率性能。 (a) 空白Li₆PS₅Cl膜，(b) 喷涂体积为 1 mL in⁻²的F-POS@LATP/Li₆PS₅Cl/F-POS@LATP膜,(c)喷涂体积为2 mL in⁻²F-POS@LATP/Li₆PS₅Cl/F-POS@LATP膜,以及(d)喷涂体积为3 mL in⁻² 的F-POS@LATP/Li₆PS₅Cl/F-POS@LATP膜所组装的全固态电池的充放电曲线。(e）四种全固态电池的长期循环性能比较（0.1C，1C = 142 mA g^-1）。(f)四种全固态电池的倍率性能比较。所有全固态电池均在35±3℃温度下，0.8-3.0 V电压范围内进行测试。

5. F-POS@LATP/Li₆PS₅Cl/F-POS@LATP电解质膜在极端条件暴露后的电化学性能 

为验证超疏水涂层的在极端条件下耐受性，将空白Li₆PS₅Cl膜和F-POS@LATP/Li₆PS₅Cl/FPOS@LATP电解质膜分别在极端条件下暴露后组装电池进行电化学性能测试。暴露条件如图7a、7b所示，周围环境中（相对湿度≈70%，温度25 ℃）将去离子水直接喷射电解质膜。空白电解质膜和改性电解质膜（喷涂量 = 3 mL in⁻²）在外观和电化学性能上呈现巨大不同（图7a-d）。使用F-POS@LATP/Li₆PS₅Cl/F-POS@LATP膜在水暴露后所组装的电池表现出 147.3 mAh g^-1 的可逆容量，以及与未暴露的电解质膜所组装电池相近的充放电曲线。相反，空白的Li₆PS₅Cl膜在暴露后剧烈反应，所组装电池由于电解质膜结构破坏和离子电导率衰减而无容量发挥。

为评估F-POS@LATP/Li₆PS₅Cl/FPOS@LATP膜的水稳定性，将本工作与目前发表的其他空气/水分/水稳定的硫化物电解质（层）研究工作中组装电池前的材料暴露条件进行对比（图7e）。目前的测试条件仍局限于干房环境（相对湿度<3%）。在本工作中，电解质膜完全暴露在极端环境中，且在组装和测试电池前无需进一步处理，并具有几乎不变的电化学性能。  

图7 | (a)F-POS@LATP/Li₆PS₅Cl/F-POS@LATP膜（Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP} = 2:1，喷涂体积 = 3 mL in⁻²）和（b）空白Li₆PS₅Cl膜暴露于极端条件之前和之后的的对比图片。(c)F-POS@LATP/Li₆PS₅Cl/F-POS@LATP膜（Ratio _{TEOS + PFDTES/LATP} = 2:1，喷涂量 = 3 mL in⁻²和(d)空白Li₆PS₅Cl 膜暴露于极端条件后所组装LTO/Li₆PS₅Cl/LNO@LCO全固态电池的充放电曲线。所有电池均在0.8-3.0 V的电压范围内，在35±3 ℃温度，0.1C (1C=142 mA g^-1)下进行测试。(e)迄今为止相关工作与本工作在组装全固态电池前硫化物电解质（层）暴露条件的比较。

【结论】

本工作提出了一种构建超疏水且离子传导的保护层以实现硫化物电解质膜水稳定的方法。TEOS + PFDTES/LATP的最佳比例被证实是 2:1，构建出水滴静态接触角大于160°的涂层。LATP纳米颗粒构建了具有微米尺度粗糙度的框架，且提供快速的 Li⁺扩散途径。F-POS一方面作为LATP颗粒间和LATP颗粒同硫化物基底间的粘结剂，一方面作为LATP纳米颗粒的表面包覆层提供纳米尺寸的粗糙度和低表面能。所制备的涂层保护的硫化物电解质膜可承受极端环境暴露（相对湿度≈70%，喷射水），暴露后其电化学性能的变化可忽略不计，所组装电池表现出147.3 mAh g⁻¹的可逆容量，与使用未暴露硫化物电解质膜所组装电池的电化学性能相当。本工作所使用的简单且快速的喷涂方法因此被证明是一种对空气不稳定的硫化物电解质膜改性的有效方法，使其改性后能耐受极端环境的暴露，为大面积硫化物电解质膜和复合电极膜在大规模生产硫化物全固态电池中的应用铺平道路。在这项工作中，复合电解质膜为氧化物电解质涂层保护的硫化物膜，这为如何复合以结合硫化物和氧化物电解质的优势提供了新的思路。此外，这种改性方法是一种后处理方法，可适用于任何硫化物电解质材料和其它空气/水分/水不稳定材料。

作者及团队介绍：

第一作者：

许洁茹，女，目前中科院物理所博士三年级在读。研究方向为硫化物固态电池以及关键材料。

合作作者：

李泓：中科院物理所博士生导师。北京凝聚态物理国家实验室副主任。科技部先进能源领域储能子领域主题专家，工信部智能电网技术与装备重点专项项目责任专家，国家新能源汽车创新中心技术专家。国家杰出青年科学基金获得者。国家重点研发计划新能源汽车试点专项动力电池项目，北京市科委固态电池重点项目，国家自然科学基金委固态电池重点项目负责人。联合创办北京卫蓝新能源科技有限公司、溧阳天目先导电池材料科技有限公司、中科海钠科技有限公司、天目湖先进储能技术研究院有限公司，长三角物理研究中心有限公司。主要研究领域包括：高能量密度锂离子电池、固态锂电池、电池失效分析、固体离子学。合作发表SCI论文380篇，引用超过27000次，H因子84。共申请中国发明专利100余项，已获授权中国发明专利50余项。

陈立泉：中科院物理所博士生导师。中国工程院院士。北京星恒电源股份有限公司技术总监。曾任亚洲固体离子学会副主席，中国材料研究学会副理事长，2004年至今任中国硅酸盐学会副理事长。主要从事锂电池及相关材料研究，在中国首先研制成功锂离子电池，解决了锂离子电池规模化生产的科学、技术与工程问题，实现了锂离子电池的产业化。近年来，开展了全固态锂电池、锂硫电池、锂空气电池、室温钠离子电池等研究，为开发下一代动力电池和储能电池奠定了基础。曾获国家自然科学奖一等奖、中科院科技进步奖特等奖和二等奖，2007年获国际电池材料协会终身成就奖。2001年当选为中国工程院院士。

通讯作者：

吴凡：国家海外高层次人才引进计划、中科院海外杰出人才引进计划。中科院物理所博士生导师。发表SCI论文55篇，申请中国、美国、国际发明专利28项，主持横纵向课题10项。兼任长三角物理研究中心科学家工作室主任、天目湖先进储能技术研究院首席科学家、中国科学院大学教授。荣获全国未来储能技术挑战赛一等奖;华为优秀创新人才奖;华为创新探索团队奖；常州市突出贡献人才;常州市十大科技新锐；常州市领军型创新人才；常州市五大明星城建设先进个人等。

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参考文献

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202102348