2019年10月18日，浙江大學范修林教授應邀到訪中科院物理所長三角研究中心（簡稱“中心”）和天目湖先進儲能技術研究院（簡稱“研究院”），進行學術交流。
18日下午，范修林教授首先參觀了研究院測試分析中心、失效分析中心、工藝工程中心及硫化物固態電池實驗室。隨后，范修林教授在研究院作了題為《原位固體電解質界面層的構建及其對高能量密度電池性能的影響》的專題報告。此次報告為“長三角物理研究中心國際學術交流論壇”暨“天目湖物理科學講壇”系列報告之一。該系列報告旨在邀請電化學領域知名專家到訪溧陽，與中心、研究院、天目先導、中科海鈉及其他企事業單位的博士、碩士、工程師及相關研發人員一起共同探討學術研究成果、促進交流；進一步提升溧陽在儲能領域的影響力及競爭力。
此次報告范修林教授首先從鋰（離子）電池電解液的發展歷程開始，闡明電極界面及相關電解液在鋰離子電池中起至關重要的作用，針對現有碳酸乙烯酯（EC）電解液的缺點提出要開發新的電解質并優化電極界面，圍繞這一目標，范修林教授從以下幾方面開展了詳細的講解：FluorinatedElectrolytes(氟化電解液),DecoupledElectrolytes（去耦合電解液）,FluorinatedInterphases（氟化界面）。首先，在FluorinatedElectrolytes(氟化電解液)，開發了一種新型阻燃電解液，在酯基溶劑分子中引入氟化官能團，其具有正極一側穩定窗口＞5.6V、對金屬Li可逆沉積庫倫效率＞99.2%以及完全不可燃的優勢，對該新型電解液具有這一優勢進行了機理研究與解釋，并在4.4VNCM811|Li和5VLiCoPO4|Li電池體系中進行了驗證。進一步，范修林教授在相同正極NCM811、不同的負極（10倍過量Li負極、Si負極和SiLi負極）中對比了采用氟化電解液的循環性能，發現NCM811|SiLi體系大幅提升了循環壽命；并就這一結果從SEI成膜和Li沉積/剝離路徑角度，結合電化學、分子動力學計算和原位TEM等手段進行了機理詳解。然后，在DecoupledElectrolytes（去耦電解液）方面，基于氟化電解液的研究基礎，將氟化電解液溶解于非極性的高穩定性溶劑中，降低了溶劑分子與Li+之間的作用力、提高了Li+在電解液體系中的遷移數、降低了Li+脫溶劑能壘，并大幅拓寬了電池的工作溫度區間。第三，在FluorinatedInterphases（氟化界面）方面，通過優化改進鋰離子的溶劑化結構，在普通酯基電解液中實現了利用陰離子基團分解替代溶劑分解形成更穩定的SEI/CEI，將電解液穩定窗口從4.3V拓寬至5.0V以及對金屬鋰的可逆沉積庫倫效率＞99.2%。采用高鹽濃度LiFSIEC/DMC體系，相比普通商用電解液來說，幾乎所有溶劑分子與Li+結合，陰離子FSI-被還原，生成氟化鋰界面，有效抑制鋰枝晶生長。然而，想要從根本上解決鋰枝晶帶來的安全問題，需要采用固態電解質。在所有報道的固態電解質中，對Li的極限電流密度均＜2mA/cm2。范修林教授總結了不同電解液和固態電解質的離子電導率和電子電導率，總結出低的電子電導對界面穩定至關重要，Li3PS4、LGPS和LLZO相對其他電解質來說電子電導較高，對Li界面不穩定。在LPS與Li界面之間引入氟化鋰界面，類似于電解液中形成的SEI，可以極大地提升對Li的穩定性，提升Li|LPS|SS的庫倫效率，通過XPS測試分析表明，單純LPS與Li會發生界面反應生成高電子電導的Li3P，而引入LiF-rich界面后，阻止了LPS與金屬Li的反應。因此，范修林教授指出，固態電解質較高的本征電子電導以及原位生成的具有更高電子電導組分是鋰枝晶產生的根本原因。會后，范修林教授總結：PC基電解液的開發使得正極材料可以測試（1950s-1980s），EC基電解液的開發使得目前LIBs商用（1980s-至今），Ether電解液的開發使得Li-S快速發展（2000s-至今），Grignard-based電解液的開發使得Mg電池得以發展（2000s-至今），因此，新的電池體系必要要求開發新的電解液（電解質）與之匹配。
講座結束后，在座聽眾與范修林教授進行了進一步深入交流學習，此次講座使得現場聽眾在氟化電解液以及設計氟化界面方面深受啟發。
范修林教授簡介：2007年本科畢業于浙江大學材料科學與工程系，2012年博士畢業于浙江大學材料科學與工程系。之后，在美國馬里蘭大學從事博士后研究，2017年4月晉升為助理研究科學家（AssistantResearchScientist）。2019年入選國家海外高層次人才引進計劃，2019年8月加入浙江大學材料科學與工程學院擔任“百人計劃”研究員。主要從事二次電池（包括鋰離子電池、鈉離子電池以及儲氫材料等）等能源存儲器件的界面工程及相關電解液的設計研究，以中心作者或通訊作者身份在NatureNano.,NatureEnergy,NatureCommun.,ScienceAdv.,Joule,Chem,EES等期刊發表多篇論文，H因子=41。研究成果先后被C&EN,ScienceDaily,Engineering360,R&Dmag，人民網等國際知名媒體報道，受到廣泛關注。