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            【會議報(bào)告】干法電極&鹵化物電解質(zhì)賦能高比能全固態(tài)電池


            來源:中國粉體網(wǎng)   蘇簡

            [導(dǎo)讀]  中國粉體網(wǎng)將在昆山舉辦第五屆高比能固態(tài)電池關(guān)鍵材料技術(shù)大會。

            中國粉體網(wǎng)訊


            鹵化物電解質(zhì)開發(fā)


            全固態(tài)電池因其高能量密度和高安全性而成為具有發(fā)展前景的下一代儲能技術(shù)。開發(fā)具有高室溫離子電導(dǎo)率、優(yōu)異化學(xué)/電化學(xué)穩(wěn)定性、良好正/負(fù)極兼容性的固態(tài)電解質(zhì)是實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池實(shí)用化的關(guān)鍵。鹵化物固態(tài)電解質(zhì)因其優(yōu)異的電化學(xué)窗口、高正極穩(wěn)定性、可接受的室溫鋰離子電導(dǎo)率等優(yōu)勢,受到了廣泛的關(guān)注。


            鹵化物固態(tài)電解質(zhì)的發(fā)展歷程


            鹵化物基固態(tài)電解質(zhì)在室溫下的離子電導(dǎo)率能達(dá)到10−3S·cm−1,且理論離子電導(dǎo)率可達(dá)10−2S·cm−1量級。鋰離子電池中的鹵化物電解質(zhì)源于在鹵化鋰LiX (X = Br、Cl、F)中引入高價(jià)態(tài)的過渡金屬元素陽離子,調(diào)節(jié)Li+及空位濃度進(jìn)而形成類似Lia-M-Xb類化合物,通過調(diào)控不同鹵族元素陰離子的組分特性,此類化合物中陰離子骨架一般具有較大的極化率,且與鋰離子的相互作用較弱。理論模擬結(jié)果表明,相比其他固態(tài)電解質(zhì),鹵化物一般具有較高的氧化還原電位(氯化物>4V vs.Li/Li+、氟化物>6 V vs.Li/Li+),與高壓正極材料具有更好的兼容性,可以實(shí)現(xiàn)在高電壓窗口下的穩(wěn)定循環(huán)。


            干法電極工藝開發(fā)


            商業(yè)化鋰離子電池和超級電容器極片均采用濕法勻漿涂覆技術(shù)制備,存在溶劑N-甲基吡咯烷酮(NMP)有毒、回收設(shè)備投資大及涂覆烘箱占地面積大、能耗高的缺點(diǎn);同時(shí),極片的涂覆面密度受限。為此,人們開發(fā)了無溶劑化的干法電極制備技術(shù)。


            早在2004年,Maxwell公司成功開發(fā)出活性炭干法電極制備技術(shù),并在超級電容器中成熟應(yīng)用。近年來,科研人員也開始嘗試?yán)酶煞姌O制備技術(shù)開發(fā)鋰離子電池電極。


            干法和濕法電極的優(yōu)缺點(diǎn)對比


            干法電極


            優(yōu)點(diǎn):無溶劑,無需涂覆烘箱和NMP回收裝置,設(shè)備投資低,能耗;所需場地面積;電極面密度和容量高,倍率和循環(huán)性能較好;極片內(nèi)阻低。

            缺點(diǎn):技術(shù)尚不成熟,存在專利壁壘。


            濕法電極


            優(yōu)點(diǎn)工藝發(fā)展成熟、上下游供應(yīng)鏈完善;技術(shù)門檻低。

            缺點(diǎn):設(shè)備投資大,烘箱能耗高,設(shè)備占地面積大;涂覆面密度受限,極片易開裂。


            針對固態(tài)電池相關(guān)的技術(shù)、材料、市場及產(chǎn)業(yè)等方面的問題,中國粉體網(wǎng)將在昆山舉辦第五屆高比能固態(tài)電池關(guān)鍵材料技術(shù)大會。為致力于固態(tài)電池技術(shù)開發(fā)的企業(yè),科研院校,以及電動車、儲能、特種應(yīng)用等終端企業(yè)提供信息交流的平臺,開展產(chǎn)、學(xué)、研合作,共同推動行業(yè)發(fā)展。屆時(shí),有研(廣東)新材料技術(shù)研究院/國聯(lián)汽車動力電池研究院有限責(zé)任公司教授級高級工程師趙昌泰將作題為《干法電極&鹵化物電解質(zhì)賦能高比能全固態(tài)電池》的報(bào)告。報(bào)告主講人將通過對比不同種類固態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)缺點(diǎn),介紹鹵化物電解質(zhì)的研究進(jìn)展,還將與大家分享有研廣東院在鹵化物電解質(zhì)開發(fā)、干法電極工藝開發(fā)、全固態(tài)軟包電池共性技術(shù)開發(fā)等方面的研究進(jìn)展。



            專家簡介:

            趙昌泰,教授級高級工程師,博士生導(dǎo)師。2017年博士畢業(yè)于大連理工大學(xué),師從邱介山教授、于暢教授,在加拿大西安大略大學(xué)學(xué)習(xí)工作5年,合作導(dǎo)師孫學(xué)良院士。入選北京市海外引進(jìn)人才計(jì)劃、北京市科技新星、全球top2%科學(xué)家名單。主要研究方向?yàn)槿虘B(tài)電池材料開發(fā)、界面設(shè)計(jì)及軟包電池工藝開發(fā)、干法電極技術(shù)開發(fā)、鋰空氣電池、碳納米材料等。申報(bào)人主持一汽集團(tuán)全固態(tài)電池橫向課題、北京市科技新星計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金青年基金以及研究院自立課題,此外還參與了加拿大安大略省研究基金、《中國制造2025》中-加固態(tài)電池聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、北京市杰出青年基金等項(xiàng)目。在Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.等國際頂級期刊發(fā)表SCI論文80余篇,被引用6000余次,H因子40。申請發(fā)明專利15件,撰寫英文著作1章。獲遼寧省自然科學(xué)學(xué)術(shù)成果一等獎(jiǎng)、遼寧省優(yōu)秀博士學(xué)位論文提名獎(jiǎng)、挑戰(zhàn)杯競賽全國二等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。受邀擔(dān)任《Frontiers in Energy Research》期刊副主編、《Batteries》期刊客座編輯、《Rare Metals》期刊青年編委以及國際主流期刊特邀審稿人。


            參考來源:

            1.Kaiyong Tuo, Chunwen Sun, Shuqin Liu. Recent Progress in and Perspectives on Emerging Halide Superionic Conductors for All-Solid-State Batteries. Electrochem. Energy Rev. 2023, 6(2), 17.

            2.陳帥等.鹵化物固態(tài)電解質(zhì)研究進(jìn)展

            3.張冬冬等.干法電極制備技術(shù)的研究現(xiàn)狀

            4.郭德超等.鋰離子電池用無溶劑干法電極的制備及其性能研究


            (中國粉體網(wǎng)編輯整理/蘇簡)

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