研究人员开创了增强全固态锂电池的新方法

Josiah01 · 发表于 2024-7-31 21:20:43

　　中国科学院青岛生物能源与过程研究所（QIBEBT）的研究人员与国际领先机构的合作者一起，为全固态锂电池（ASLB）推出了一种创新的阴极均质化策略。
　　这种新方法详细介绍于 7 月 31 日发表在《自然能源》杂志上的文章，它显著提高了 ASLB 的生命周期和能量密度，代表了储能技术的重要进步。
　　目前的 ASLB 面临挑战，因为异质复合阴极需要电化学惰性的添加剂来增强导电性。这些添加剂虽然必不可少，但由于与层状氧化物阴极不兼容，会降低电池的能量密度和循环寿命，而层状氧化物阴极在运行过程中会发生很大的体积变化。
　　研究人员已经开发出一种解决方案：利用零应变材料 Li 1.75 Ti 2 (Ge 0.25 P 0.75 S 3.8 Se 0.2 ) 3 (LTG 0.25 PSSe 0.2 ) 的阴极均质化策略。该材料表现出优异的混合离子和电子电导率，可确保在整个（放）放电过程中实现高效的电荷传输，而无需额外的导电添加剂。
　　LTG 0.25 PSSe 0.2材料表现出令人印象深刻的性能指标，包括 250 mAh g –1的比容量和仅 1.2% 的最小体积变化。完全由 LTG 0.25 PSSe 0.2制成的均质阴极使室温 ASLB 能够实现超过 20,000 次稳定运行循环，并在电池级实现390 Wh kg –1的高能量密度。
　　青岛能源与生物技术研究院固体能源系统技术中心 (SERGY) 的崔龙飞博士表示： “我们的阴极均质化策略挑战了传统的异质阴极设计。通过消除对非活性添加剂的需求，我们提高了能量密度并延长了电池的循环寿命。”
　　“这种方法将彻底改变 ASLB 的格局，”SERGY 研究的共同第一作者张舒博士评论道。“高能量密度和更长的循环寿命相结合，为未来的能源存储开辟了新的可能性。”
　　SERGY 研究的共同通讯作者鞠江伟教授补充道：“这种材料的稳定性和性能指标令人印象深刻，使其成为电动汽车和大规模储能系统商业应用的有力候选者。”
　　这一进展得到了大量测试和理论计算的支持。这些分析证实了均质阴极的电化学和机械稳定性，在长时间循环后没有出现不良化学反应或明显的电阻增加。
　　除了 ASLB 之外，其他类型的电池，包括固态钠电池、锂离子电池、锂硫电池、钠离子电池和燃料电池，也面临着异质电极的挑战。这些系统通常存在机械化学和电化学不兼容的问题，造成严重的瓶颈并降低整体电池性能。
　　SERGY 负责人崔光磊教授补充道：“高能量密度ASLB的商业化潜力现在更容易实现。我们设计多功能均质阴极的通用策略可以克服储能中的能量、功率和寿命障碍，为实际应用铺平道路。”
　　通过解决 ASLB 中的关键挑战，该策略为未来的储能技术创新奠定了基础。该团队计划进一步探索 LTG 0.25 PSSe 0.2材料的可扩展性及其与实际电池系统的集成。
　　这项工作是电池技术的一个重要里程碑，为未来的发展提供了良好的前景。该团队的创新方法有望影响未来储能领域的研究和开发，为下一代高性能电池奠定坚实的基础。

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