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深圳研究生院在全固态锂电池及关键材料研究中取得重要进展

更新时间  2021-11-23 00:09 阅读
本文摘要:新型固态电解质减少界面电阻机理以及固态电池示意图电动车和手机的下一代锂电池将不会自由选择能量密度更高、安全性更佳的全固态锂离子电池。

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新型固态电解质减少界面电阻机理以及固态电池示意图电动车和手机的下一代锂电池将不会自由选择能量密度更高、安全性更佳的全固态锂离子电池。国家为了加快新材料和全固态锂离子电池研发,“十三五”期间首次成立“材料基因组技术”国家重点研发计划,并期望通过材料基因组的高通量计算出来、制备、检测及数据库(大数据的机器学习和智能分析)的新理念和新技术加快全固态锂离子电池的研发,成立“基于材料基因组技术的全固态电池研发”国家重点专项,该重点专项由北京大学深圳研究生院新材料学院潘锋教授作为首席科学家联合的组织11家单位联合分担。

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该项目研发的最重要部分还包括高性能全固态锂电池及关键材料(例如:新型固态电解质等)和机理(例如:固态电池材料各界面调控等)的研发。传统无机陶瓷类电解质具备界面电阻大、与电极材料给定性差等缺点,目前无法在固态电池领域获得大规模应用于,因此研发具备较小界面电阻的新型固态电解质对固态电池能量密度以及电化学性能的提高皆具备十分最重要的意义。固态电池宽循环稳定性以及在有所不同温度下的循环容量潘锋教授课题组最近在新型固态电解质以及低能量密度固态电池方面的研究获得最重要进展,将不含锂的离子液体([EMI0.8Li0.2][TFSI])作为客体分子装载入多孔的金属-有机框架材料(MOF)纳米颗粒载体中,制取了新型填充固态电解质材料。其中,不含锂的离子液体负责管理锂离子传导,而多孔的金属-有机框架材料则获取了固态载体以及离子传输地下通道,防止了传统液态锂离子电池漏液的风险,同时对锂枝晶具备一定的抑制作用,使得金属锂可以必要用于固态电池负极。

新型的固态电解质材料不仅具备较高的体相离子电导率(0.3mScm-1),另外由于其独有的微观界面润湿效应(nano-wettedeffect)使得其界面锂离子传输性能极好,与电极材料颗粒间具备较好的给定性。由于以上特点,该新型固态电解质与磷酸铁锂负极和锂金属负极装配的固态电池可以超过极高的电极材料负载量(25mgcm-2),并且在-20-100℃的温度区间内展现出出有较好的电化学性能。


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