高容量锂硫电池近期研究进展

传统的锂离子电池受其理论容量所限,不能满足新兴高能量密度储能器件的需求。锂硫电池因其高理论比容量(1673 m A·h/g),是传统锂离子电池的4倍左右,近年来广受世界各国研究者的关注。针对锂硫电池中活性物质硫单质电子、离子电导率低、充放电过程中多硫化物溶出、体积变化大等棘手问题,近年来,科研工作者不断对正极材料结构、负极、电解液、隔膜进行改进,旨在抑制多硫化物穿梭效应,提高活性物质利用率,克服充放电过程中的巨大体积变化,提高电池安全性及循环寿命。本文综述了近年来最新的锂硫电池进展,分析了近年来新发展的极性-极性相互作用吸附多硫化锂、人工SEI保护锂金属负极、新型电解液和隔膜抑制多硫化锂穿梭等突破性技术,展望了锂硫电池未来的发展方向。

半固态锂金属电池的微纳结构与界面设计相关基础研究

固态锂金属电池由于其高能量密度和固态电解质的高安全性,为下一代可充电能源存储提供了有前途的解决方案。然而,锂负极与固态电解质界面相容性差,导致锂金属枝晶状沉积和电化学-化学-机械不稳定。为了解决上述问题,国家重点研发计划项目"半固态锂金属电池的微纳结构与界面设计相关基础研究"提出在原子水平上解析固态电解质及界面结构,并理解界面反应规律。同时,在实际应用体系中,通过微纳结构与界面协同优化复合电极及系统设计,构建高性能、高安全半固态锂金属电池体系。本文简要介绍了在重点研发计划的支持下,项目研究团队近两年来在三维锂金属负极电极结构设计、固态电解质界面精细调控及固态电解质原子级表征方面取得的研究进展。