中國(guó)粉體網(wǎng)訊 全固態(tài)鋰電池憑借其優(yōu)越的高能量密度和高安全性,被廣泛認(rèn)為是突破傳統(tǒng)鋰電池能量密度和安全性瓶頸的關(guān)鍵技術(shù)。然而,全固態(tài)電池的核心材料——固態(tài)電解質(zhì)的性能突破,仍是實(shí)現(xiàn)該技術(shù)商業(yè)化的關(guān)鍵瓶頸。
為此,中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所張俊平研究員、楊燕飛副研究員團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一系列具有高室溫離子電導(dǎo)率的硅基復(fù)合固態(tài)電解質(zhì),揭示了材料微觀結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)特性對(duì)離子傳遞性能的影響機(jī)制。系統(tǒng)研究了不同微觀結(jié)構(gòu)黏土礦物(蒙脫石、凹凸棒石、硅藻土等)對(duì)PEO復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)室溫離子電導(dǎo)率的影響規(guī)律。結(jié)果表明,蒙脫石(MMT)可明顯提高PEO復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的室溫離子電導(dǎo)率,但其離子電導(dǎo)率仍然較低;贛MT獨(dú)特的納米片層結(jié)構(gòu),將LiTFIS和丁二腈分子插層到MMT納米片的層間空間中,制得了一種高離子導(dǎo)體。在此基礎(chǔ)上,楊燕飛團(tuán)隊(duì)借鑒神經(jīng)元結(jié)構(gòu)及其對(duì)信號(hào)高效傳輸、處理和存儲(chǔ)的功能,開(kāi)發(fā)出了具有類似神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅納米線@蒙脫石超疏水納米填料,構(gòu)建了適用于寬溫域鋰金屬電池的PEO基復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)。以基于Li/LiFePO4 或 Li/NCM811鋰金屬電池,在50℃至0℃的范圍內(nèi)展現(xiàn)了優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
2024年4月21日,中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所張俊平研究員、楊燕飛副研究員團(tuán)隊(duì)在Angew. Chem. Int. Ed.期刊發(fā)表題為“Neuron‐Like Silicone Nanofilaments@Montmorillonite Nanofillers of PEO‐Based Solid‐State Electrolytes for Lithium Metal Batteries with Wide Operation Temperature”的研究論文。
該研究報(bào)道了通過(guò)可持續(xù)和具有成本效益的方法設(shè)計(jì)和制備了仿生神經(jīng)元樣納米填料用于聚環(huán)氧乙烷(PEO)基復(fù)合固體電解質(zhì)(CSEs)的情況。這種納米填料是通過(guò)三氯甲基硅烷(TCMS)在甲苯中的水解縮合作用,將有機(jī)硅納米絲(SNFs)可控地接枝到蒙脫石(MMT)納米片上制備的。甲苯中的水濃度(x,ppm)決定了納米填料(SNFs@MMTx)的納米結(jié)構(gòu)。SNFs@MMT120納米填料可以在室溫(30℃)下在PEO基CSEs中形成無(wú)數(shù)不同方向的長(zhǎng)距離連續(xù)通道,從而實(shí)現(xiàn)快速、均勻的Li+傳輸,即高離子電導(dǎo)率(4.9×10-4S·cm-1)和Li+轉(zhuǎn)移數(shù)(tLi+,0.63)。
針對(duì)固態(tài)電池相關(guān)的技術(shù)、材料、市場(chǎng)及產(chǎn)業(yè)等方面的問(wèn)題,中國(guó)粉體網(wǎng)將于2025年3月18-19日在安徽·蚌埠舉辦2025全固態(tài)電池技術(shù)交流大會(huì)暨第一屆干法電極技術(shù)研討會(huì)。為致力于固態(tài)電池技術(shù)開(kāi)發(fā)的企業(yè),科研院校,以及新能源汽車、儲(chǔ)能、消費(fèi)電子等終端企業(yè)提供信息交流的平臺(tái),開(kāi)展產(chǎn)、學(xué)、研合作,助推固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。屆時(shí),中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所副研究員楊燕飛將作題為《硅基復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的構(gòu)筑及性能研究》的報(bào)告。
專家簡(jiǎn)介:
楊燕飛,男,理學(xué)博士,副研究員/碩導(dǎo),中共黨員。主要從事硅酸鹽黏土礦物和有機(jī)硅的超親電解液鋰電池隔膜和固態(tài)電解質(zhì)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。目前,以第一/通訊作者在Angew Chem Int Ed、Adv Energy Mater、Nano Lett、Energy Storage Mater、 Small等期刊發(fā)表論文20余篇,其中封面文章3篇;申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利15件,授權(quán)9件。入選了中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)(2024)、甘肅省隴原青年英才(2024)、中國(guó)科學(xué)院蘭州化物所“基礎(chǔ)研究特區(qū)”人才(2024)。主持了國(guó)家自然科學(xué)基金-青年基金、甘肅省重點(diǎn)研發(fā)、甘肅省自然科學(xué)基金、KGJ重大專項(xiàng)、蘭州市人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等項(xiàng)目。
參考來(lái)源:
中國(guó)科學(xué)院蘭州化物所張俊平團(tuán)隊(duì)Angew:仿生!類神經(jīng)元結(jié)構(gòu)有機(jī)硅納米線@蒙脫石納米填料助力鋰離子的快速傳輸.能源學(xué)人
(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/蘇簡(jiǎn))
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