固态锂空气电池研究进展

锂空气电池的理论能量密度高达3505 W·h/kg,能够实现的能量密度预计可达到600 W·h/kg,是实现续航里程达到500~800 km的电动汽车的重要动力电源体系。锂空气电池面临稳定性、效率、实用性和安全性等挑战,特别是需要具备在空气环境下工作的能力。发展固态锂空气电池能够从根本上解决实用性问题,有效解决安全性问题,同时也是提高锂空气电池稳定性的重要途径。本文对固态锂空气电池在电池结构、电极/电解液界面调控、电池成型方法以及电池性能与机理等方面的研究进展进行总结,在每一部分都围绕其对于解决锂空气电池目前所面临的SEAS主要问题的贡献和仍然存在的问题进行评述,并试图提出下一阶段的研究思路,明确固态锂空气电池的发展前景。

无机陶瓷固体电解质基固态锂空气电池的研究进展及挑战

锂空气电池具有远高于锂离子电池的理论能量密度,是新一代高比能储能体系研发的热点。其中,以有机液体电解液为基础的非水系锂空气电池具有优异的可充电性能,最受人们关注。但研究发现常用的有机电解液在工作时易自身发生分解形成碳酸盐,严重损害电池的可逆性。同时,有机电解液的易燃性、易挥发性以及难以阻挡空气中H2O、CO2等非氧组分对锂负极的侵蚀等不足,更不利于高性能非水系锂空气电池的开发。使用无机陶瓷固体电解质构筑全固态锂空气电池有望从根本上解决上述问题,推动锂氧电池向锂空气电池发展。本文从电池结构、电极和电解质材料及反应机制等方面概述陶瓷电解质基固态锂空气电池近来的研究进展及其面临的挑战。

固体电解质在锂空气电池中的应用

锂空气电池的理论比能量高达3 505 Wh/kg,是新一代高比能电池的研发热点,有望应用于清洁能源、电动汽车及其他储能系统上。当前普遍研究的以有机电解液为基础的非水系锂空气电池存在着电解液挥发、分解以及锂负极粉化腐蚀等问题,这些问题极大地限制了锂空气电池的发展。固体电解质有高电位下稳定、不挥发、致密坚固的特点,使用固体电解质有望从根本上解决上述问题,推动锂空气电池的发展。从固体电解质的选择,固体电解质复合空气正极,电池性能等方面对近年国内外的研究进行总结,并对未来的研究方向进行展望。

“长续航动力锂电池新材料与新体系研究”项目介绍

2015年科技部组织编制了新能源汽车试点专项实施方案并于11月12日发布了2016年项目指南,共支持19个项目,其中"1.1"为动力电池新材料新体系。通过竞争,中国科学院物理研究所牵头申请的"长续航动力锂电池新材料与新体系研究"项目,与北京大学牵头申请的"高比能动力电池的关键技术和相关基础科学问题研究项目"共同获得了支持。本文介绍了"长续航动力锂电池新材料与新体系研究"项目的目的和意义,研究目标,研究内容,技术指标,课题安排,研究基础,研究挑战和预期效益。

固态锂电池用有机-无机复合电解质的研究进展

相比于传统液态锂电池,固态锂电池兼具高安全性和高比能量,在学术界和工业界引起了广泛关注。发展具备优异力学性能、高离子电导率和宽电化学窗口的有机-无机复合固态电解质是开发高性能固态锂电池的有效途径之一。近年来,基于聚合物电解质与无机材料的复合型固态电解质成为了研究的热点。基于此,本文回顾了有机-无机复合固态电解质的研究进展,综述了改善固态电解质离子电导率的研究策略,梳理了有机-无机复合固态电解质在固态锂金属电池、固态锂-硫电池和固态锂-空气电池等领域的应用,并对固态锂电池用有机-无机复合固态电解质存在的挑战和未来的发展趋势进行了展望。