中國(guó)粉體網(wǎng)訊 固態(tài)電池的界面問(wèn)題,,是目前學(xué)術(shù)界公認(rèn)的影響固態(tài)電池性能發(fā)揮的最重要的難點(diǎn)問(wèn)題。把傳統(tǒng)液體電池中液態(tài)的電解質(zhì)用固態(tài)電解質(zhì)來(lái)替代,,一方面原本液態(tài)電池中的固-液接觸界面變成固-固接觸界面。液體具有流動(dòng)性,,可以大大增大電極材料與電解質(zhì)的界面面積,,增大電池的臨界電流密度,降低極化,。固態(tài)電池中的固-固界面接觸,大部分情況下,,接觸方式為點(diǎn)接觸,,接觸面積小,。部分電池體系下,,界面初始可以是面接觸,但是隨著電池的循環(huán),,電極材料不可以避免地發(fā)生體積膨脹,,使得原本良好的接觸惡化,,從而增加界面阻抗,電池性能持續(xù)惡化,。另一方面,液態(tài)電池之所以可以成功被商業(yè)化應(yīng)用,,在電極與電解質(zhì)界面之間生成的良好的固態(tài)電解質(zhì)中間相(SEI)功不可沒(méi),然而,,目前固態(tài)電池中電極與電解質(zhì)之間的界面相性質(zhì)為何,?該如何構(gòu)造?尚未有統(tǒng)一的定論與認(rèn)識(shí),。
從電池結(jié)構(gòu)來(lái)看,固態(tài)電池主要由中間的固態(tài)電解質(zhì)層與兩側(cè)的電極層構(gòu)成,,電極層主要由活性物質(zhì)、固態(tài)電解質(zhì),、導(dǎo)電添加劑,、粘結(jié)劑等組成,。在電池充放電過(guò)程中,,離子和電子會(huì)通過(guò)活性物質(zhì)內(nèi)部,,電解質(zhì)層內(nèi)部,以及活性物質(zhì)與電解質(zhì)層的界面層,。在這個(gè)過(guò)程中,,活性物質(zhì)與固態(tài)電解質(zhì)之間的電子/離子阻抗,,活性物質(zhì)體相的電子/離子阻抗,固態(tài)電解質(zhì)體相的電子/離子阻抗是三個(gè)主要的阻抗來(lái)源,。
在固態(tài)電池的構(gòu)造過(guò)程中,為了提升固態(tài)電池整體的電化學(xué)性能,,不僅需要考慮電極材料(包括活性物質(zhì)與固態(tài)電解質(zhì))內(nèi)部的阻抗,電極材料之間的界面阻抗也是影響性能發(fā)揮的重要原因,。一般而言,電極材料與固態(tài)電解質(zhì)之間容易存在電化學(xué)的不匹配性,,固態(tài)電解質(zhì)在正極側(cè)容易被氧化,,在負(fù)極側(cè)容易被還原,,在固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極側(cè)之間構(gòu)筑緩沖層是一種抑制電解質(zhì)與活性物質(zhì)之間副反應(yīng)的行之有效且常用的方法。盡管這些緩沖層可以有效地降低界面阻抗,,構(gòu)建良好的鋰離子傳輸通道,但是,,實(shí)際電池體系的電化學(xué)性能與液態(tài)電池相比,,仍然存在較大差距。
針對(duì)固態(tài)電池相關(guān)的技術(shù),、材料、市場(chǎng)及產(chǎn)業(yè)等方面的問(wèn)題,,中國(guó)粉體網(wǎng)將在常州舉辦第四屆高比能固態(tài)電池關(guān)鍵材料技術(shù)大會(huì),。為致力于固態(tài)電池技術(shù)開(kāi)發(fā)的企業(yè),,科研院校,,以及電動(dòng)車、儲(chǔ)能,、特種應(yīng)用等終端企業(yè)提供信息交流的平臺(tái),,開(kāi)展產(chǎn)、學(xué),、研合作,,共同推動(dòng)行業(yè)發(fā)展,。屆時(shí),北京理工大學(xué)袁洪研究員將作題為《硫化物基全固態(tài)金屬鋰電池界面設(shè)計(jì)與調(diào)控》的報(bào)告,。 報(bào)告將基于全固態(tài)電池存在問(wèn)題,,從固-固界面電荷輸運(yùn)、界面兼容和電極/電解質(zhì)的規(guī)�,;苽涞确矫孢M(jìn)行探討,旨在解決全固態(tài)電池面臨的一些問(wèn)題,,推進(jìn)全固態(tài)金屬鋰電池的發(fā)展。
專家簡(jiǎn)介:
袁洪,,2017年畢業(yè)于北京理工大學(xué)并獲得工學(xué)博士學(xué)位,,2017年-2019年在清華大學(xué)化工系從事博士后研究工作。2019年至今,,任北京理工大學(xué)前沿交叉科學(xué)研究院特別研究員,博士生導(dǎo)師,。主要從事能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化過(guò)程中的能源材料制備,、能源化學(xué)機(jī)制以及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用等方面的研究,。主要研究領(lǐng)域包括鋰離子電池、鋰硫電池,、鋰金屬電池,、固態(tài)電池。作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人主持國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2項(xiàng)),、北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目(1項(xiàng))和中國(guó)博士后科學(xué)基金(2項(xiàng))等。
參考來(lái)源:
盧嘉澤.固態(tài)金屬鋰電池關(guān)鍵界面問(wèn)題研究
李超.面向固態(tài)金屬鋰電池的電解質(zhì)界面設(shè)計(jì),、制備與性能研究
(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/文正)
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