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新材料学院在固态锂电池界面工程研发取得重要进展以封面文章发表于ChemComm
日期:2019-01-21 10:04:37 来源:新材料学院 点击:

       锂离子电池作为目前研究与应用较广的清洁能源,被广泛应用于日常电子产品、人工智能、电动汽车、无人机等前沿科技领域。但随着锂离子电池的快速发展,其安全性能也越来越成为人们最关心的问题。传统锂离子电池均采用液态电解质,而液态电解质本身的性质直接影响到其安全性能。固态锂电池能够解决一部分安全问题。但由于固态颗粒间的电导率低,固态电池中的电导率一直不理想,直到关于运用MOF作为框架主体,锂离子液体作为离子传输客体的类固态电解质(MOF-IL)的研究报道,给固态电池开辟了新的研究视角,而本文基于这一视角进一步提高了该类固态电解质的安全性能及其离子传输性能。图1为该文章杂志封面图。

图1 ChemComm杂志封面

       金沙澳门官网下载app新材料学院潘锋教授团队研究了金属锂电池中颗粒大小对MOF-IL离子导体性能的影响。研究者将两种不同颗粒大小的离子导体组合使用,相比于单一组分的离子导体,混合尺寸能有效的减小电解质颗粒间的空隙,增加电解质颗粒间和电解质与锂金属表面的接触点,使锂沉积更加均匀,由此对锂枝晶生长的阻碍能力得到改善。并且由于导离子通道增加,电解质的导电性也得到一定的提高。图2为锂沉积后的SEM图和锂枝晶生长示意图。该类固态电解质与商业化的正极材料LiFePO4和LiCoO2和负极材料锂金属组装成电池还表现出可观的倍率性能和循环性能,LiCoO2|electrolyte|Li电池初始容量为129 mA h g-1,在100圈后有94.6%的保持率;LiFePO4|electrolyte|Li电池初始容量为137 mA h g-1,在100圈后有94.8%的保持率。图3为电池循环倍率曲线。

图2 锂枝晶生长情况及其原理图

图3电池循环倍率曲线

       研究成果近期发表于《Chemical Communications》,题为“Enhanced lithium dendrite suppressing capability enabled by a solid-like electrolyte with different-sized nanoparticles” (Chem. Commun., 2018,54, 13060-13063; nature index期刊 DOI: 10.1039/c8cc07476c),并被作为封面文章highlight推荐。

       该工作在新材料学院潘锋教授和杨卢奕博士共同引导下,由17级硕士研究生王可完成。以上工作得到了国家材料基因组重大专项(2016YFB0700600)、国家自然科学基金(Nos. 21603007)、深圳市科技创新委 (Nos.JCYJ20160531141048950 and JCYJ20151015162256516)的资助支撑。

文章链接:http://dx.doi.org/10.1039/C8CC07476C

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