物质学院刘巍课题组开发新型锂离子电池电极结构和工艺,本科生为文章一作

时间:2019-07-18浏览:237设置

近日,我校物质学院刘巍教授课题组在高性能锂离子电池的电极材料方面再次取得重要进展:他们突破传统电极结构,开发了具有致密结构、高负载量、低成本的新型电极结构,利用了冷烧结工艺并通过添加纳米离子导体来促进锂离子在电极内部传导的动力学过程。目前该成果以High-Performance, Low-Cost, and Dense-Structure Electrodes with High Mass Loading for Lithium-Ion Batteries为题,被国际知名学术期刊《Advanced Functional Materials》(《先进功能材料》)上发表。

锂离子电池已经广泛应用在移动电子消费领域,但是目前传统锂离子电池的能量密度还无法满足电动汽车等大规模储能领域的需求。提高锂离子电池电极材料厚度和单位面积负载量是提高能量密度的方法之一。之前报道的研究方法大多是利用多孔结构来提高其面积容量,制备工艺复杂且成本较高。刘巍课题组首次提出了高致密度的新型电极结构,通过使用一种新型的冷烧结技术,使得无机电极氧化物材料与有机高分子在一个低成本、环保的条件下进行共同烧结,并通过加入镓掺杂的锂镧锆氧(LLZGO)纳米离子导体,增强锂离子在电极中扩散的动力学,从而将传统电极材料面容量提升了16倍。此外,通过对制备参数的优化,该致密厚电极具有极高的面积比容量以及优异的循环稳定性。

鉴于此成果有着一定的理论指导意义以及较好的实际应用前景,《Advanced Functional Materials》的审稿人对此给予了高度评价,认为该项工作将会受到能源与材料领域研究者们的广泛关注。

该课题的研究工作全部在上海科技大学完成。值得一提的是,2015级本科生吴昕晟为文章的第一作者,刘巍教授为通讯作者,上海科技大学为唯一完成单位。该工作中材料的电镜表征得到了于奕教授课题组中研究生胡祥辰和原彪的帮助,其他表征测试得到了博士后夏水鑫、研究生黄缘齐、陈绍杰的帮助。该研究也得到了上科大启动经费和国家自然科学基金青年科学基金等项目支持。

文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201903961

锂离子电池传统电极结构和新型致密电极结构微观结构示意图



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