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    李寶華教授團隊&天勁股份王強博士團隊J.Mater.Chem.A:原位聚合與人造SEI雙管齊下助力高比能鋰金屬聚合物電池

    李寶華教授團隊&天勁股份王強博士團隊J.Mater.Chem.A:原位聚合與人造SEI雙管齊下助力高比能鋰金屬聚合物電池

    李寶華教授團隊&天勁股份王強博士團隊J.Mater.Chem.A:原位聚合與人造SEI雙管齊下助力高比能鋰金屬聚合物電池

    廣東天勁新能源科技股份有限公司,國家高新技術企業;新能源汽車軟包動力&儲能電池智能制造提供商;專注鋰電技術14年,聚焦軟包動力鋰電技術路線,致力于打造國內軟包動力&儲能龍頭企業,并推動全球聚合物軟包動力&儲能鋰電行業的發展。

    公司高度重視自主知識產權和專有技術的研發,注重人才的引進和培養。自2017年天勁股份“博士后創新實踐基地”創建以來,積極引進英國倫敦大學學院、美國北卡羅來納州立大學、澳大利亞伍倫貢大學、中科院等海內外高層次人才,并加大資金和硬件設施等研發投入。創新實踐基地研發團隊獲得了深圳市多項“重點技術攻關項目”支持。

    近日,清華大學深圳國際研究生院李寶華教授團隊聯同廣東天勁新能源科技股份有限公司王強團隊,在J.Mater.Chem.A發表題為“Long-cycling and safe lithium metal batteries enabled by the synergetic strategy of ex situ anodic pretreatment and an in-built gel polymer electrolyte”的文章。文章第一作者為清華大學博士生劉琦天勁蔡比亞博士。 

    該工作通過利用有機鹽二氟硼酸鋰(LiDFOB)引發1,3-二氧戊環(DOL)開環聚合,原位形成的poly-DOL聚合物(GPE)具有高的抗氧化能力(> 5V)、良好的室溫離子電導率(3.9×10-4 S cm-1, 25℃)。結合鋰金屬硝化預處理,在金屬鋰和正極材料表面分別形成富含N、F、B的SEI、CEI,有效改善了聚合物電解質與電極材料之間的界面兼容性,可同時匹配多種商業化正極材料(例如LiCoO2、LiFePO4、LiMnO2),為鋰金屬聚合物電池產業化發展提供一定的理論指導。

    現代社會對高能量密度電池和大容量能量轉換/存儲系統需求日益增長,特別是在便攜式/數字電子器件、電力運輸、5G通信和智能電網等方面,引起了科研人員對下一代鋰金屬電池技術的廣泛關注。由于鋰金屬負極有較小的質量密度(0.534g cm−3)、高的理論比容量(3860 mA h g−1)和極低的電化學還原電位(−3.04 V vs. 標準氫電極),因此一直被認為是非常有前景的負極材料。然而,高活潑性鋰金屬負極與有機液態電解質容易發生副反應,促進電解質的持續分解從而在鋰金屬表面形成較厚的固體電解質界面層(SEI),引起鋰枝晶的生長,從而造成電池容量衰減和熱失控等有害現象。因此,構造出堅固穩定的SEI,抑制Li枝晶生長對鋰金屬電池的工業化生產至關重要。目前的常見策略主要有如通過離子液體或添加劑優化非水系電解質、構建人造SEI層、優化隔膜以及設計三維結構的集流體等。此外,用固態聚合物電解質(SPEs)或凝膠聚合物電解質(GPEs)代替液態有機電解質也可以提高鋰金屬電池的安全性和循環穩定性。然而,在電池循環過程中,以上電解質優化策略在電極/電解質界面處常常存在著接觸不良和不穩定等界面問題。

     

    本工作通過原位聚合和人造SEI雙管齊下的策略有效地調控了電解質與電極材料的界面兼容性,拓寬了醚類電解質DOL的電化學穩定窗口,實現了與多種商業正極材料的成功匹配,有助于推進原位聚合物基鋰金屬聚合物電池的大規模產業化進程。

     

     

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