郭向欣教授:实用化氧化物固体电解质与固态锂电池研究进展


来源:中国粉体网

[导读]  第二届高能比固态电池关键材料技术大会,3月11-12日,湖南长沙。

中国粉体网讯  传统锂离子电池采用液态有机电解液作为电解质,在大容量储存电量时存在较大的安全隐患,因此开发全固态锂电池,是从根本上解决锂离子电池安全问题的首要之选。


由于采用固体电解质与含锂负极,并可能防止锂枝晶导致的电池内部短路和锂化负极持续与电解质间的副反应,固态电池及其系统在能量密度和循环寿命方面有望较传统锂离子电池有大幅提升,同时,固态电池还兼顾了长储存寿命、高功率密度和制备简单等特性,尤其是比高能量密度传统锂离子电池拥有更良好的热控及安全特性,因此,固态电池成为下一代高能量密度动力和储能电池技术的重要发展方向,在新能源汽车、大规模储能和先进消费电子领域表现出十分广阔的应用前景。


2021年3月11-12日,由中国粉体网、中国颗粒学会能源颗粒材料专委会主办,长沙矿冶研究院先进材料研究所协办的第二届高比能固态电池关键材料技术大会 ——暨第四届能源颗粒材料制备及应用技术高峰论坛将在长沙吉美国际会展酒店隆重举行,届时我们将邀请固态电池领域专家做报告。


来自青岛大学的郭向欣教授的报告题目为《实用化氧化物固体电解质与固态锂电池研究进展》,基于多年对石榴石型氧化物固体电解质的研究,指出该材料在实用化进程中所面临的挑战与应对方案。首先,锂镧锆氧固体电解质粉体在大气环境中静置,表面会形成碳酸锂层,怎样通过合适的手段去除碳酸锂层是保持材料高离子电导率的关键。其次,在锂镧锆氧陶瓷电解质中,存在锂金属穿透陶瓷层的问题。对于锂金属和锂镧锆氧的界面,怎样理解锂枝晶成核、生长和贯穿的机理,怎样找到有效方法克服这一问题是实用化进程中必须解决的问题。面向实用化固态锂电池,指出基于锂镧锆氧陶瓷电解质的固态锂电池可以用于智能电子产品,基于有机无机复合柔性电解质膜的固态锂电池适用于电动汽车。针对高能量密度高安全固态锂电池,给出锂金属固态电解质界面、固态电解质层、高容量复合固态正极的设计方案。




郭向欣教授简介


郭向欣,中国科学院“百人计划”、上海市“浦江人才”、山东省“泰山学者特聘教授”、青岛市“创业创新领军人才”。现为青岛大学教授,博士生导师,青岛市“高性能固体电解质与固态锂电池”研究中心和山东省固态电池工程实验室主任。主持国家自然科学基金委重点项目1项,面上项目多项,参与国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项。受聘为国家科技部和基金委项目评审专家,无机材料学报编委。研究工作聚焦固态离子导体中的离子输运与界面调控,在氧化物固体电解质尤其是石榴石型固体电解质及其固态电池方面开展了系列研究工作:


(1)揭示体相结构与表面缺陷影响离子传输的关键机理,获得高性能氧化物电解质粉体的批量化制备技术;


(2)发现晶界补锂结合气氛热压的先进制备方法,获得致密度和离子电导率国际领先的锂镧锆氧陶瓷电解质;阐明金属锂负极与锂镧锆氧陶瓷电解质界面相互作用机理,获得克服锂穿透陶瓷电解质的有效方案;


(3)将渗流理论运用到有机无机复合电解质中,制备出性能优异的柔性固态电解质膜;提出制备兼具高能量密度和高安全性固态锂电池的实用化方案。



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参考资料:

天目湖储能学堂.基于氧化物固体电解质的实用化固态锂电池研究.


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