廣東省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)安全性高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕和溫度適應(yīng)性強(qiáng)高性能全固態(tài)鋰電池關(guān)鍵材料與制備技術(shù)匯報(bào)人:億偉鋰能研究院數(shù)威科技研發(fā)實(shí)驗(yàn)室華南檢測(cè)技術(shù)材料實(shí)驗(yàn)室深圳大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室欣旺達(dá)惠州研究院中山大學(xué)化學(xué)電源研究所項(xiàng)目背景與研究?jī)?nèi)容零一課題分解與研究?jī)?nèi)容零二任務(wù)分解與進(jìn)度安排零三研發(fā)模隊(duì)與工作基礎(chǔ)零四預(yù)期成果與風(fēng)險(xiǎn)分析零五CONTENTS一.一項(xiàng)目背景與研究現(xiàn)狀背景介紹石墨負(fù)極de低比容量（三七二mAhg-一）阻礙了鋰離子電池能量密度de提高,用鋰替換石墨負(fù)極是實(shí)現(xiàn)電池高能量密度最有希望de策略之一.固態(tài)電解質(zhì)代替液態(tài)電解液將進(jìn)一步提升鋰金屬電池de安全性能電極厚度de增加傳輸距離延長(zhǎng)傳輸動(dòng)力學(xué)變差降低材料利用率增加電極厚度會(huì)導(dǎo)致正極開(kāi)裂以及正極材料de脫落如何實(shí)現(xiàn)厚電極與薄固態(tài)電解質(zhì)de結(jié)合對(duì)于實(shí)現(xiàn)三零零Whkg-一以上de高能量密度鋰電池具有重要意義.一.二立項(xiàng)依據(jù)與研究現(xiàn)狀更高de安全性和能量密度全固態(tài)鋰電池使用不可燃固態(tài)電解質(zhì)一更高de充電電壓造成電解質(zhì)分解、電極材料結(jié)構(gòu)相變,限制了長(zhǎng)壽命高壓固態(tài)鋰電池de發(fā)展.相比于四.二V分別提升了三七.五%和二七.八%.提升固態(tài)電解質(zhì)耐氧化電位高壓固態(tài)鋰電池存在de關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題氧化物耐氧化電位超過(guò)五V,可以匹配幾乎所有de高電壓正極材料其中提升聚合物電解質(zhì)de耐氧化策略包括:電解質(zhì)添加劑、多層聚合物電解質(zhì)設(shè)計(jì)、鋰鹽調(diào)控SEI和CEI膜項(xiàng)目背景與研究?jī)?nèi)容零一課題分解與研究?jī)?nèi)容零二任務(wù)分解與進(jìn)度安排零三研發(fā)模隊(duì)與工作基礎(chǔ)零四預(yù)期成果與風(fēng)險(xiǎn)分析零五CONTENTS二.一固態(tài)聚合物電解質(zhì)體系主要聚焦分析相互連接deLi+運(yùn)輸通道,以加速Li+在厚電極上de運(yùn)輸提高電池de離子電導(dǎo)率電池de電化學(xué)性能與無(wú)Li+導(dǎo)體相比,擁有Li+導(dǎo)體de全固態(tài)鋰電池由于SCN+LiTFSIde引入而增加了Li+傳輸通道在厚電極設(shè)計(jì)中,構(gòu)建連續(xù)Li+傳輸通道以降低電極和電解質(zhì)之間de界面阻抗de策略電極通過(guò)填充正極空隙構(gòu)建連續(xù)deLi+傳輸二.二研究熱點(diǎn)研究熱點(diǎn)一研究熱點(diǎn)二研究熱點(diǎn)三鹵化物固態(tài)電解質(zhì)氧化物固態(tài)電解質(zhì)石榴石結(jié)構(gòu)固態(tài)電解質(zhì)可通過(guò)冷壓方法獲得較好de界面,實(shí)現(xiàn)固態(tài)鋰電池de穩(wěn)定運(yùn)行.質(zhì)地較硬,通常情況下需要通過(guò)高溫退火處理才能獲得良好de界面.易與空氣中de二氧化碳和水分反應(yīng)形成低離子導(dǎo)deLi二CO三.降低界面阻抗通過(guò)引入Li二.三C零.七B零.三O三和Co三O四等將其轉(zhuǎn)化成高離子導(dǎo)deLi二.三-xC零.七+xB零.三-xO三和LiCoO二等高離子導(dǎo)界面相超快高溫退火通過(guò)引入低熔點(diǎn)含鋰化合物來(lái)焊接電極-電解質(zhì)界面是另一有效策略,解決石榴石界面接觸問(wèn)題.項(xiàng)目背景與研究?jī)?nèi)容零一課題分解與研究?jī)?nèi)容零二任務(wù)分解與進(jìn)度安排零三研發(fā)模隊(duì)與工作基礎(chǔ)零四預(yù)期成果與風(fēng)險(xiǎn)分析零五CONTENTS三.一用后熱處理de方法去除電極中de粘結(jié)劑液相法需要電解質(zhì)在高溫條件下脫溶劑后可恢復(fù)高離子導(dǎo),高溫條件下固態(tài)電池內(nèi)de關(guān)鍵組分de穩(wěn)定性也在一定程度是上限制了該方法de使用.衰減加速氧化包覆固態(tài)電解構(gòu)建快速Li+傳輸通道界面工程發(fā)現(xiàn)高溫?zé)Y(jié)鈣鈦礦固體電解質(zhì)電極材料注入多孔deSSE支架中制備LLZOde過(guò)程中引入新型de低熔點(diǎn)Li二.三C零.七B零.三O三添加劑降低了電解質(zhì)de燒結(jié)溫度,還原位形成了中間相,改善了電解質(zhì)與正極de界面,Hu等人則用高溫微波焊接工藝實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明高溫?zé)Y(jié)鈣鈦礦固體電解質(zhì)和富鋰層狀電極,可以形成外延界面非離子和非電子導(dǎo)電de過(guò)量粘合劑會(huì)阻礙Li+/ede傳輸,降低活性物質(zhì)de利用率三.二保持固態(tài)電解質(zhì)de固有離子導(dǎo)電性對(duì)于實(shí)用化固態(tài)鋰電池,其正極de厚度在百微米級(jí),較長(zhǎng)de電子傳導(dǎo)路徑在不添加導(dǎo)電劑de條件下難以實(shí)現(xiàn)較高de容量發(fā)揮.降低界面接觸阻抗聚合物硫化物受固態(tài)電解質(zhì)耐氧化電位de限制,高壓條件下會(huì)發(fā)生嚴(yán)重de界面副反應(yīng)通過(guò)在正極材料表面引入耐氧化包覆層來(lái)抑制界面副反應(yīng)通過(guò)施加外壓,使用單晶電極材料,減小電極材料de顆粒預(yù)留空間尺寸在一定程度上可以抑制體積變化三.三導(dǎo)電劑de影響包覆技術(shù)在一定程度上可以抑制界面副反應(yīng)及電解質(zhì)de分解通過(guò)對(duì)電極材料中de鋰含量調(diào)控電極材料電勢(shì),是其與電解質(zhì)電勢(shì)匹配也是一種有效方法在電極-電解質(zhì)界面處引入一個(gè)緩沖層來(lái)減弱空間電荷層效應(yīng),梯度結(jié)構(gòu)效果更佳延長(zhǎng)固態(tài)鋰電池de循環(huán)壽命,常用de方法是犧牲固態(tài)鋰電池de倍率性能固態(tài)鋰電池de循環(huán)壽命抑制鋰枝晶空間電荷層效應(yīng)項(xiàng)目背景與研究?jī)?nèi)容零一課題分解與研究?jī)?nèi)容零二任務(wù)分解與進(jìn)度安排零三研發(fā)模隊(duì)與工作基礎(chǔ)零四預(yù)期成果與風(fēng)險(xiǎn)分析零五CONTENTS四.一項(xiàng)目負(fù)責(zé)人廣東科研科技大學(xué)材料工程學(xué)院院長(zhǎng)國(guó)家優(yōu)秀青年基金獲得者科研答辯國(guó)家“萬(wàn)人計(jì)劃”青年拔尖人才入選者,青年科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人連續(xù)多年入選全球高被引科學(xué)家榜單,國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金推動(dòng)材料科學(xué)與工程學(xué)兩個(gè)學(xué)科排名進(jìn)入全球前一%,并持續(xù)保持領(lǐng)先地位科研答辯教授博士生導(dǎo)師SCI論文引用次數(shù)七零八次,他引

八九六次IF>一零,五篇IF>五,六

篇榮譽(yù)獎(jiǎng)項(xiàng)第二完成人國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),第一完成人科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人四.二研究國(guó)際應(yīng)用成果孫學(xué)良院士模隊(duì)對(duì)固態(tài)電池厚電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)de國(guó)際最新研究進(jìn)展進(jìn)行了全面de評(píng)估與總結(jié)提出高能量密度全固態(tài)鋰電池de設(shè)計(jì)和發(fā)展路線孫學(xué)良院士認(rèn)為:“只有提高電極活性材料de占比,制備厚電極,才能真正提高固態(tài)電池de能量密度”孫院士鋰電池中心研究院工程學(xué)院院長(zhǎng)鄧院士美國(guó)材料學(xué)專(zhuān)家哈佛大學(xué)院士項(xiàng)目背景與研究?jī)?nèi)容零一課題分解與研究?jī)?nèi)容零二任務(wù)分解與進(jìn)度安排零三研發(fā)模隊(duì)與工作基礎(chǔ)零四預(yù)期成果與風(fēng)險(xiǎn)分析零五CONTENTS五.一研究預(yù)期成果針對(duì)材料器件、儲(chǔ)能安全、電池管理、系統(tǒng)集成等四個(gè)層級(jí)開(kāi)展研究引入高穩(wěn)定性de緩沖層粘結(jié)劑含量可降低至零.一wt%干式混合電極表現(xiàn)出更高de活性材料利用率和庫(kù)倫效率非離子和非電子導(dǎo)電de過(guò)量粘合劑會(huì)阻礙Li+/ede傳輸五.二風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)隨著電動(dòng)汽車(chē)和便攜式電子設(shè)備de不斷發(fā)展,對(duì)高安全性和高能量密度儲(chǔ)能設(shè)備de追求加速了全固態(tài)鋰電池de發(fā)展機(jī)械性能漿料澆鑄和擠壓方法適用于薄固態(tài)聚合物電解質(zhì)de制備膜