物質學院劉巍課題組開發新型锂離子電池電極結構和工藝,本科生爲文章一作

時間:2019-07-18浏覽:237設置

近日,我校物質學院劉巍教授課題組在高性能锂離子電池的電極材料方面再次取得重要進展:他們突破傳統電極結構,開發了具有致密結構、高負載量、低成本的新型電極結構,利用了冷燒結工藝並通過添加納米離子導體來促進锂離子在電極內部傳導的動力學過程。目前該成果以High-Performance, Low-Cost, and Dense-Structure Electrodes with High Mass Loading for Lithium-Ion Batteries爲題,被國際知名學術期刊《Advanced Functional Materials》(《先進功能材料》)上發表。

锂離子電池已經廣泛應用在移動電子消費領域,但是目前傳統锂離子電池的能量密度還無法滿足電動汽車等大規模儲能領域的需求。提高锂離子電池電極材料厚度和單位面積負載量是提高能量密度的方法之一。之前報道的研究方法大多是利用多孔結構來提高其面積容量,制備工藝複雜且成本較高。劉巍課題組首次提出了高致密度的新型電極結構,通過使用一種新型的冷燒結技術,使得無機電極氧化物材料與有機高分子在一個低成本、環保的條件下進行共同燒結,並通過加入镓摻雜的锂镧锆氧(LLZGO)納米離子導體,增強锂離子在電極中擴散的動力學,從而將傳統電極材料面容量提升了16倍。此外,通過對制備參數的優化,該致密厚電極具有極高的面積比容量以及優異的循環穩定性。

鑒于此成果有著一定的理論指導意義以及較好的實際應用前景,《Advanced Functional Materials》的審稿人對此給予了高度評價,認爲該項工作將會受到能源與材料領域研究者們的廣泛關注。

該課題的研究工作全部在上海科技大學完成。值得一提的是,2015級本科生吳昕晟爲文章的第一作者,劉巍教授爲通訊作者,上海科技大學爲唯一完成單位。該工作中材料的電鏡表征得到了于奕教授課題組中研究生胡祥辰和原彪的幫助,其他表征測試得到了博士後夏水鑫、研究生黃緣齊、陳紹傑的幫助。該研究也得到了上科大啓動經費和國家自然科學基金青年科學基金等項目支持。

文章鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201903961

锂離子電池傳統電極結構和新型致密電極結構微觀結構示意圖



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