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中国科学院崔光磊:高性能硫化物固态电池的构建,解决了界面相容性与锂传输的问题

由中国电动汽车百人会主办,清华大学、中国汽车工程学会、中国汽车工业协会、中国汽车技术研究中心、中国汽车工程研究院共同协办的中国电动汽车百人会论坛于3月31日在京开幕。

本届论坛为期三天,以“推进中国汽车产业现代化”为主题,共设有2场全体会议、9场开放专题论坛和4场闭门会议。4月2日的动力电池论坛上中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究员崔光磊在演讲中表示,高性能硫化物固态电池的构建,解决了界面相容性与锂传输的问题。

以下为演讲实录:



中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究员 崔光磊

尊敬的各位院士,各位嘉宾,大家中午好!今天给大家汇报一下我们在硫化物全固态锂电池方面所做的工作。

我们研究院主要从事固态电解质的研究工作,开发了一些高品质固态电池,2017年1月到3月份,我们开发的固态电池,实现了全海深的应用示范。2018年进行了26天的可靠性验证。2020年11月13号,我们开发的固态电池,成功保障“沧海”与“奋斗者”的万米深海作业。

今天因为时间关系,我就很快过一下,已经拖了很长时间了。

这个调研报告,横轴是执行度,纵轴是技术的成熟度。这是目前唯一大规模产业示范的技术路线,因为时间关系,这个就不讲了。

对全固态电池来讲,牵扯很复杂的电-化-力耦合失效的问题。另外,对锂金属电池来讲,也是非常清晰的,可以直观的看到锂金属的变化,也看到了固态电池中间的裂纹。

要解决这些问题,我们提出刚柔并举的方案。所谓的刚柔并举,就是通过材料体制创新构建这样一个离子快速传输的体系。如果通过材料体系创新,就可以把硫化物电解质跟聚合物进行有机的复合,就可以得到综合性的比较优异的固态电池。

我本人也是高分子专业的背景,在聚合物电解质方面做了大量的工作,我们要开发一些新型的来满足锂金属电池的需要。

这是富锂锰基的材料体系,刚才也提了,很高的容量,这里最大的问题是复合以后,容量发挥得很低,一方面存在着纳米的分层现象。还有是电解质跟界面相互传输问题,怎么解决这个问题?我们可以通过构造铁电来提高界面的传输能力,此外,也可以通过构建双向缓冲层,兼顾界面稳定性和离子传输性能。我们通过这样的处理,就可以发现在全固态电池中,耦合性可以大大得到抑制。要开发一个真正的全固态电池,主要提供一个原位聚合的思路,实现固态电池的开发,这是我们自己设计的一款通过单体材料的创新,让它们完全聚合。我们还开发了单离子聚合物电解质固态化,从113度提高到185度。我们开发了一款材料体系,实现了综合性能的提升。

因为时间快到了,最后小结一下,高性能硫化物固态电池的构建,解决了界面相容性与锂传输的问题。谢谢大家的聆听,请大家批评指正,谢谢大家!

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