MVC储能专辑:全固态锂电池材料与技术研究进展

近年来中国科学院宁波材料技术与工程研究所在固态电池研究方面的发展历程

现有锂离子电池系统采用液体电解质,易泄露、易腐蚀、服役寿命短,具有安全隐患。未来如何使锂基电池循环寿命与容量在现有基础上大幅度提高的提前下,把安全性问题彻底解决是此领域发展最关键的突破点。储能与动力汽车领域对高安全性可充电电池的迫切需求大大推动了全固态锂电池的研发,以固体电解质取代传统液体有机电解液的固态锂电池正吸引越来越多的关注。

无机全固态锂电池,除了具有高安全性、长寿命、耐高温性能好、组装加工简易等一系列独特优点,另外,电池因各组成部分均采用无机粉体材料,通过集成技术形成全电池,还具有以下几个主要方面的特点和优势:(1) 全固体锂电池具有宽的电化学位窗口,可以大大拓展电池材料选择范围;(2) 全固体锂电池将大大改变包括电池制造方法在内的现有概念:不使用液体,可简化外壳与电池组装工艺;(3) 通过层叠多个电极,电池单元内形成串联,可制造出大放电电压电池单元。正是被其所表现出来的优点所吸引,近年来国际上对全固态锂电池的研究和开发非常活跃。

中国科学院宁波材料技术与工程研究所许晓雄研究员领导的团队围绕新型高安全性全固态锂二次电池技术,如上图所示,近年来,通过制备具有比液态电解质性能更加优异的无机锂离子固体电解质材料;研究采用高放电容量核壳结构氧化物正极材料,借助纳米修饰技术调控正极/固体电解质界面大幅度降低电池界面阻抗,提高固态电池的高倍率充放电性能;同时,通过优化电池结构设计等关键技术的研究,获得具有自主知识产权的全固态锂电池技术,为发展高安全型二次电池核心技术提供有利的发展思路和工程经验,奠定其规模化生产、应用的坚实基础。

本方向集中了中国科学院宁波材料技术与工程研究所在新型锂二次电池技术研究方面的优势力量,已经形成了结构合理多学科交叉共18人的研究团队,其团队负责人及骨干成员一直以“全固态锂二次电池相关材料及应用技术”为研究方向,目前主持国家高技术研究发展计划(“863”计划)项目1项、国家自然科学基金面上项目2项、中科院先导专项课题1项、中科院重点部署项目课题1项、浙江/宁波地方项目3项;作为协作单位负责人,参与国家电网公司科技攻关项目1项;参与“973”项目1项。迄今已经在Scientific Reports (Nature子刊)Energy & Environment ScienceChemisry of MaterialsJ. Material ChemistryJ. Power SourcesMaterials Research BulletinJ. American Ceramics SocietyElectrochemistry CommunicationSolid State Ionics等材料及新能源领域国际重要期刊上发表30余篇论文,申请国际专利1项、中国专利16项(2项已授权)。形成了全面的从材料研发到全固态锂电池集成的创新能力,为我国发展新型高安全性长寿命的化学电源技术奠定良好的科学及技术基础。

许晓雄,男,博士,研究员,博士生导师,湖北武汉人。主要研究方向为全固态锂离子电池材料与大容量固态电池技术。更多信息请访问:http://energy.nimte.ac.cn/teamview.asp?id=429