基于非亲核电解液构建稳定的镁离子电池

非亲核电解液被认为是新一代可用于镁离子电池的高稳定电解液。但由于电解液容易在镁金属表面产生不传导镁离子的钝化层,导致镁的电化学沉积/溶出过程在该电解液中表现出动力学缓慢、库仑效率较低等缺点。在本研究中,我们通过在非亲核电解液中引入二苯二硫醚(PDF)添加剂以实现对镁金属电极的界面调控。研究表明PDF产生的苯基硫醇盐中间体可以紧密结合在镁金属表面,并显著抑制了镁金属表面钝化层的生成。经界面优化后的镁金属电极的沉积-溶出库仑效率高达99.5%,并且表现出显著降低的过电位。利用此电解液,并以镁金属为负极、Mo;S;Se为正极构建的镁离子电池在室温下可稳定循环150周(0.1 C)。这类通过添加剂优化镁金属界面的策略也将有助于推进其他类型的镁离子电解液的实际应用。

高能量密度动力电池材料电化学

汽车产业是国民经济的重要支柱产业.我国的汽车市场销量在过去十几年中高速增长,年销量连续8年世界第一,仅2018年我国汽车销售就高达2808.06万辆(不含重型车辆),占全球(9560万辆)年销量的29.37%.但是,我国汽车保有量水平离发达国家还有较大距离(2016年我国汽车千人保有量140辆,美国797辆,日本591辆,韩国376辆),因此我国汽车消费市场未来还有很大的增长空间(中国汽车流通协会,2018年汽车消费报告,http://www.199it.com/archives/818590.html).然而,随着汽车保有量的增加,由此而引起的能源与环境问题显得日益严重.因此,交通电动化成为未来发展的必然方向.

全固态电池的研究进展与挑战——以表征技术和理论机制的突破推动全固态电池的原始创新

全固态电池作为新一代高能量密度电池的重要发展方向,是能源结构转型的重要支撑。全球各国相继提出固态电池重大科技计划以及规模化生产时间线,竞争趋向白热化。本文梳理了学术与产业界、国内与国外的研究现状,并依据现代交通全面电动化的发展趋势提出了全固态电池的关键性能指标。基于此,本文凝炼了全固态电池发展面临的重要科学问题:固态电解质中的离子输运机制、全固态电池中的锂枝晶生长机制以及多场耦合下的失效、失控机制。未来,建议通过先进表征技术的发展深入理解全固态电池新体系中的基础科学问题,实现理论机制的突破;进而指导关键材料创制,推动全固态电池原始创新,实现我国从二次电池技术的跟跑者到领跑者的跨越式发展。