深圳研究生院在全固態(tài)鋰電池及關(guān)鍵材料研究中取得重要進(jìn)展

　　電動(dòng)車(chē)和手機的下一代鋰電池將會(huì )選擇能量密度更高、安全性更好的全固態(tài)鋰離子電池。國家為了加速新材料和全固態(tài)鋰離子電池研發(fā)，“十三五”期間首次設立“材料基因組技術(shù)”國家重點(diǎn)研發(fā)計劃，并希望通過(guò)材料基因組的高通量計算、合成、檢測及數據庫(大數據的機器學(xué)習和智能分析)的新理念和新技術(shù)加速全固態(tài)鋰離子電池的研發(fā)，設立“基于材料基因組技術(shù)的全固態(tài)電池研發(fā)”國家重點(diǎn)專(zhuān)項，該重點(diǎn)專(zhuān)項由北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院潘鋒教授作為首席科學(xué)家牽頭組織11家單位共同承擔。該項目研發(fā)的重要部分包括高性能全固態(tài)鋰電池及關(guān)鍵材料(例如：新型固態(tài)電解質(zhì)等)和機理(例如：固態(tài)電池材料各界面調控等)的研發(fā)。傳統無(wú)機陶瓷類(lèi)電解質(zhì)具有界面阻抗大、與電極材料匹配性差等缺點(diǎn)，目前難以在固態(tài)電池領(lǐng)域得到大規模應用，因此開(kāi)發(fā)具有較小界面阻抗的新型固態(tài)電解質(zhì)對固態(tài)電池能量密度以及電化學(xué)性能的提升均具有十分重要的意義。

　　固態(tài)電池長(cháng)循環(huán)穩定性以及在不同溫度下的循環(huán)容量

　　潘鋒教授課題組最近在新型固態(tài)電解質(zhì)以及高能量密度固態(tài)電池方面的研究取得重要進(jìn)展，將含鋰的離子液體([EMI0.8Li0.2][TFSI])作為客體分子裝載進(jìn)多孔的金屬-有機框架材料(MOF)納米顆粒載體中，制備了新型復合固態(tài)電解質(zhì)材料。其中，含鋰的離子液體負責鋰離子傳導，而多孔的金屬-有機框架材料則提供了固態(tài)載體以及離子傳輸通道，避免了傳統液態(tài)鋰離子電池漏液的風(fēng)險，同時(shí)對鋰枝晶具有一定的抑制作用，使得金屬鋰可以直接用作固態(tài)電池負極。新型的固態(tài)電解質(zhì)材料不僅具有較高的體相離子電導率(0.3mS cm-1)，另外由于其獨特的微觀(guān)界面潤濕效應(nano-wetted effect)使得其界面鋰離子傳輸性能極佳，與電極材料顆粒間具有良好的匹配性。由于以上特點(diǎn)，該新型固態(tài)電解質(zhì)與磷酸鐵鋰正極和鋰金屬負極組裝的固態(tài)電池可以達到極高的電極材料負載量(25mg cm-2)，并且在-20-100℃的溫度區間內表現出良好的電化學(xué)性能。