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科研动态

李静博士在固态锂电池中正极的锂离子传导方面取得进展

信息来源: 作者: 发布日期:2022-12-08 访问:

材料与先进制造学院李静博士在国际权威中科院一区期刊《自然通讯》(Nature Communications(影响因子:17.694)发表了题为基于可溶性有机笼型离子导体的室温全固态锂电池(Room Temperature All-Solid-State Lithium Batteries Based on a Soluble Organic Cage Ionic Conductor)的研究成果

固态锂电池由于具有比液态锂离子电池更高的能量密度和更好的安全性,已成为颇具发展潜力的下一代储能电池体系。然而,在固态锂电池中正极的锂离子传导仍然是限制其发展的重大瓶颈之一。本工作首次报道了一种可溶多孔有机笼基锂离子导体,其框架中的阴阳离子官能团提供了一个具有高效介电屏蔽的环境,从而允许添加的锂盐(LiClO4)中的锂离子解离成可移动离子。该有机笼锂离子导体具有良好的溶解性,使其可被作为固态电池正极电解质直接添加在商用电池正极浆料中,因而可以沿用传统的浆料涂布方法来制造固态电池正极,大大降低生产成本。这些锂离子导电的有机笼在液相涂布及烘干过程中重结晶并生长在正极活性颗粒表面,因而获得良好的均分散性,并形成高效的离子导电网络,添加量仅为 20 wt%即可获得良好的锂离子传导效果。将其应用于不同固态电池(LiFePO4LiCoO2LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2)均展现出良好的室温循环稳定性。这种可溶的结构与现有的液相混浆涂布工艺基本完全兼容,可作为固态电池正极电解质充分地发挥其作用。这为今后制备兼具高效离子传导和现有电池制备工艺兼容的理想正极电解质提供了新思路。该论文一经刊出半月内即被多家媒体报道,例如能源学人、X-MOL 资讯、顶刊收割机、储能前沿、国家能源科技资源中心、电池未来、纳米 materials、康桥电池能源 CamCellLab、深水科技咨询等,显示出颇大的影响力。

1. a.有机笼锂离子导体POC的结构; b.POC离子导体在正极中的分布情况; c.不同面密度和不同POC含量的LiFePO4固态正极离子电导率; d-f.基于该POC作为正极离子添加剂的全固态电池循环性能。