1月8日，华南理工大学严克友教授团队在高能量密度锂金属电池领域又取得重大进展，研究成果以“Li2ZrF6 basedelectrolytes for durable lithium metal batteries”（六氟锆酸锂基耐用型锂金属电池）为题发表在国际顶尖学术期刊《自然》（Nature）上。
锂金属电池凭借锂金属负极极低的电化学还原电位和超过高的理论比容量，而被认为是最有潜力的下一代电池候选者，它有潜力将现有锂离子电池的能量密度提升一倍。然而目前，基于锂离子电池的碳酸酯基电解液体系，与锂金属电池仍然无法很好地兼容。其根本原因在于，目前的商业电解液无法在锂金属负极表面形成稳定的固态电解质界面。这种缺陷不仅会造成锂枝晶的生长，带来电池爆炸的风险，还会严重影响锂金属电池的循环寿命。如何在锂金属负极界面表面构建同时具有高电子绝缘性、高离子电导率和高化学稳定的理想型固态电解质界面，一直是这一研究中的关键难题。
针对以上难点，研究团队基于理论计算，验证了以t-Li2ZrF6晶体构建理想型固态电解质界面的可行性，首次提出用电场驱动m-Li2ZrF6转化为t-Li2ZrF6来构筑固态电解质界面的策略。相关实验表明，这一策略不仅能够凭借优异的电子绝缘性阻止电子击穿固态电解质界面进而抑制电解液的分解，还能够为Li+ 提供快速迁移的通道，提高锂金属电池的倍率性能。此外，t-Li2ZrF6晶体表面丰富的亲锂位点能够和其内部的离子通道一起，诱导锂金属均匀沉积，抑制锂枝晶的生长，从而提高锂金属电池的安全性。同时，过量m-Li2ZrF6添加剂不仅能够改善传统添加剂在循环中被耗尽的缺陷，还能够通过ZrF62-离子及时修复破损的固态电解质界面，为锂金属负极的界面稳定性提供长期保护。
基于上述优势，m-Li2ZrF6纳米添加剂能够使Li||LiFePO4电池在普通商业碳酸酯电解液中，以2C的倍率稳定循环3000次，且拥有超过80%的容量保持率。这项工作为锂金属负极界面保护提供了新的研究材料和思路。
日前，严克友教授团队成功制备了全球首个2端全无机钙钛矿叠层电池，相关成果以“Durable all Inorganicperovskite tandem photovoltaics”为题发表在《自然》（Nature）上，受到各界关注。本文是时隔一个多月后，该团队发表在《自然》（Nature）上的又一重大成果。
该论文第一完成单位为华南理工大学，徐庆帅博士为第一作者，丘勇才、严克友教授领导了该项目团队，严克友为通讯作者。昆明理工大学李坦副教授、温州大学居治金教授为共同第一作者。浙江工业大学陶新永教授、中国科学院物理研究所李泓研究员、北京航空航天大学郭林教授为共同通讯作者。该工作得到了海外高层次人才计划、国家自然科学基金和重点研发计划，广东省创新创业团队及青年拔尖人才计划、兴华人才计划的基金的大力支持。