上海大学环境与化学工程学院「上海大学环境与

近日，上海大学环境与化学工程学院化工系的杜飞虎课题组在材料科学领域的顶尖期刊《Advanced Materials》上发表了一篇重要论文。该论文以“A Dendrite-Free Lithium Metal Anode Enabled by Designed Ultra-Thin MgF2 Nanosheets Encapsulated inside Nitrogen-Doped Graphene-Like Hollow Nanospheres”为题，被选为该期刊的卷首插图封面。

这篇论文的发表无疑展现了上海大学的科研实力。该论文由2019级硕士研究生李尚奇（国家奖学金获得者）和2020级硕士研究生张玲共同第一作者完成，杜飞虎特聘副研究员和王勇教授担任共同通讯作者，唯一通讯单位为上海大学环境与化学工程学院。

锂金属负极因其极高的理论比容量、最低的电化学电位和较轻的质量而被视为新一代充电电池的理想负极材料。其商业化应用面临两大难题：安全隐患和电化学性能差。为了解决这些问题，该论文采用了一种创新的方法，将原子层沉积（ALD）和化学气相沉积（CVD）技术相结合，成功将超薄MgF2纳米片封装在氮掺杂类石墨烯空心纳米球内（MgF2NSs@NGHSs）。

通过采用MgF2NSs@NGHSs作为电极材料，该论文所设计的复合材料表现出卓越的电化学性能。在原位光学显微镜、原位透射电子显微镜（TEM）的观测下，证实了该材料能够有效抑制锂枝晶的形成，并使锂选择性沉积到空腔内部。基于MgF2NSs@NGHSs电极的半电池在超高电流密度下展现出超稳定的库仑效率，且对称电池的循环寿命大大延长。更重要的是，由MgF2NSs@NGHSs@Li和磷酸铁锂（LFP）构成的全电池在长时间循环后仍能保持超高的放电容量和卓越的容量保持率，展现出优异的倍率性能。

这一突破性的研究得益于上海市自然科学基金和上海市地方高水平高校创新研究团队等项目的资助。这项成果不仅为锂金属负极的商业化应用提供了新的可能，也为材料科学领域的研究提供了新的思路和方法。

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