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刘美男 | 1D结构固态电解质的构筑及其在金属锂电池中的应用

7月11日,中国固态电池产学研技术交流研讨会暨高比能电池材料发展论坛论坛在百色市成功召开。

本届论坛由广西壮族自治区产业园区改革发展办公室、中国电子材料行业协会、百色市人民政府主办,中国电子节能技术协会电池回收利用委员会、广西大学资源环境与材料学院、中国电子节能技术协会汽车产业专业委员会、上海智能新能源汽车科创功能平台有限公司支持,百色市投资促进局、百色市工业和信息化局等承办。

来自国内外400多家单位的700多名专家、学者、行业精英应邀出席,共同研讨我国固态电池行业热点问题。

主题报告环节,广西大学资源环境与材料学院教授 刘美男以《1D结构固态电解质的构筑及其在金属锂电池中的应用》为题进行了精彩演讲。

刘美男教授的演讲主要分为研究背景、研究思路、1D固态电解质的构筑及机制研究、总结四个板块。

>>>>研究背景与思路

据刘美男教授介绍,金属锂具有高比容量与能量密度的优势,被认为下一代高比能电池体系的重要材料之一。但其劣势也同样十分明显,即存在锂枝晶进而可能引发正负极短路等安全隐患。

固态电解质的优势则在于不使用可燃有机溶剂,不存在漏液风险,电池安全性相对提升;避免电解液与金属锂的不间断副反应,利于提升电池循环寿命;电压窗口宽,可兼容高压正极,助力高比能电池体系设计。

随后,刘美男教授的分析讲解了固态电解质的不同技术路线,以及各种路线的优点与缺点。

在刘美男教授看来,基于聚合物固态电解质而言,最大的挑战提升锂离子本体输运动力学。

而从宏观层面上来看,1D的输运通道的构筑将可以有效解决这一难题,同时提升电池运行安全性。从微观层面来看,聚离子体结构也将成为锂离子输运机制调控模式之一。

>>>>1D固态电解质的构筑及机制研究

1. 1D固态电解质

基于上述研究背景,刘美男教授分析了空间限域的1D凝胶电解质的构筑过程和研究思路。

通过计算、测试研究,1D凝胶电解质应用在锂电池中,有效的抑制了锂枝晶的生长,促进了均匀锂沉积,Li/LFP全电池在5C的条件下表现出优异的性能。

2.聚离子体结构

刘美男教授讲解了聚离子体结构的原理,分享了LATP填料改性固态电解质的溶剂化结构、BN填料改性溶剂化结构、锂化蒙脱石构建双Li+传输通路、WS2协助原位聚合构筑快离子导体界面等研究工作的进展及结果。

>>>>汇报总结

基于聚合物电解质最严重的离子动力运输问题,刘美男教授提出了以下解决方案:

具体包括:构筑1D快速锂离子迁移通道;调控电解质中离子、分子间作用关系,加速离子输运;诱导快离子导体固体界面层形成,提升锂离子界面输运动力学。

以上根据现场录音整理,未经本人校验审核。

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