【原创】孙学良:致力于清洁能源的研究——全固态锂电池


来源:中国粉体网   墨玉

[导读]  孙学良教授,加拿大首席科学家(Canada Research Chair),现任加拿大西安大略大学教授。

中国粉体网讯  孙学良教授,加拿大首席科学家(Canada Research Chair),现任加拿大西安大略大学教授。1985年获得天津科技大学学士学位,1999年获得英国曼彻斯特大学材料化学博士学位。1999-2001年,在加拿大不列颠哥伦比亚大学从事博士后工作,2001-2004年,在加拿大魁北克大学国家科学研究院任助理研究员,2004年以助理教授身份加入西安大略大学,2008年升为副教授,2012年升为正教授。”




研究内容


孙教授主要从事应用于清洁能源领域的纳米材料的研究,涉及了基础科学、应用纳米技术、新兴工程学等领域,以开发和应用基于纳米材料的新型能源系统和器件为研究核心。目前具体从事开发不同方法来合成低维纳米材料,如碳纳米管石墨烯,半导体和金属纳米线,纳米颗粒,薄膜和它们的复合材料,它们可作为能量转换和存储的电化学电极,包括燃料电池,锂离子电池和锂空气电池。同时,孙教授也利用高级表征技术如同步分析来分析材料的合成、性能、应用之间的相关性,与T.K. Sham教授在同步分析方面有密切的合作。同时,孙教授与公司和政府实验室(如巴拉德动力系统、通用、加拿大Phostech公司以及加拿大国防部)也开展了相关合作研究。


孙学良教授团队近期的研究成果


固态塑性晶体固态电解质作为硫基全固态锂金属电池界面保护层


该工作将固态塑性晶体电解质(PCE)作为基于硫化物电解质的全固态锂金属电池中的界面保护层,成功地在抑制金属锂与硫化物电解质的界面副反应的同时抑制锂枝晶的生成,提高了电池的安全性和循环性能,使用LiFePO4的ASSLMB在0.1C时具有148mAh g-1的高初始容量,在0.5C时具有131mAh g-1的初始容量(1C=170mA g-1),在0.5C的倍率下循环120圈以后容量能够保持在122mAh g-1。基于聚丙烯腈–硫复合电极的全固态Li-S电池,初始容量能达到1682mAh g-1。第二周放电容量为890mAh g-1,在100次循环后,放电容量仍能保持在775mAh g-1。发表在Advanced Functional Materials上。


JOULE综述:当原子/分子层沉积遇到全固态电池


孙学良教授团队基于课题组近年来在ALD/MLD技术的研究,从ALD/MLD技术在液态锂离子电池中的应用出发,系统回顾了ALD/MLD在改善液态锂离子电池表界面问题的研究。进而讨论了全固态电池的优势、挑战以及其必然发展趋势。同时,对近些年来ALD/MLD技术在固态电池中的发展和应用做了系统的总结。全面描述了ALD/MLD在解决固态电池体系不同界面问题中所扮演的重要角色、以及尚存的技术挑战、可能的解决方案及未来的发展方向。


钠空气电池放电产物之 “方”得始终


孙学良教授课题组报道了详细的以微米尺寸超氧化物为放电产物时钠空气电池的充电机理,尤其是使用了大量电镜与显微Ramanmapping进行了细致的表征并通过同步辐射XAS进行了机理分析。这项工作显示了超氧化物的不稳定性对钠空气电池寿命的影响机制。并对未来设计和开发先进钠空气电池起到指导作用。


玻纤复合聚合物电解质结合垂直有序电极结构助力高比能量全固态锂电池


结合玻纤复合聚合物电解质及垂直有序电极结构来抑制锂枝晶的生长,促进高负载电极中的锂离子传输。相比于PEO/LFP全固态电池,PEO@GF/VL-LFP电池具有以下优势,如示意图一所示。首先,SiO2作为玻纤的主要成分,能够有效地提高聚合物电解质的机械性能;第二,玻纤表面大量的Si-O和O-H极性官能团能够促进锂均匀沉积,有效地抑制了锂枝晶的形成;第三,玻纤可以作为物理屏障,防止电池短路引发热失控;第四,垂直结构的电极结构设计将厚电极转化成薄电极,大大缩短了锂离子传输距离,加快高负载电极内部的锂离子传输。综上所述,将二者结合,能够有效地提升固态锂电池安全性能及能量密度。


参考来源:

清新电源.孙学良AFM:固态塑性晶体固态电解质作为硫基全固态锂金属电池界面保护层

纳米人.孙学良院士JOULE综述:当原子/分子层沉积遇到全固态电池!

研之成理.孙学良课题组AFM:钠空气电池放电产物之 “方”得始终

研之成理.加拿大-西安大略大学孙学良团队Nano Energy:玻纤复合聚合物电解质结合垂直有序电极结构助力高比能量全固态锂电池


(中国粉体网编辑整理/墨玉)

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