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Science: 超高能量密度无铅介电薄膜的多晶纳米设计
超高功率密度介质电容器是电力电子系统中的基本储能元件。然而，其发展过程中面临的一个长期挑战就是提高它们的能量密度。清华大学的林元华教授与南策文院士团队用多晶纳米域设计策略设计了具有超高能量密度的无铅介电薄膜。他们在相场模拟的指导下，构思并合成了无铅的BiFeO3-BaTiO3-SrTiO3固溶膜。这种方法对于设计高性能介电材料和其他受益于纳米结构操作的功能材料提供了借鉴意义。
文献链接：
https://science.sciencemag.org/content/365/6453/578?rss=1
南策文院士团队EnSM：高电导硫化物/聚合物复合电解质助力高性能全固态锂硫电池！
全固态锂电池(ASSLBs)具有较高的理论容量和良好的安全性，被认为是未来能源存储设备的理想选择。在各种固体电解质中，具有高离子导电性、制备方法方便和低界面阻抗等优点的硫化电解质备受关注。然而含无机固态电解质的ASSLBs通常具有较厚的电解质层(大于1mm)，这显著降低了电池的能量密度。因此，制备一种具有自支撑性能的低厚度高电导的电解质层是实现高性能ASSLBs的关键。基于此，清华大学南策文院士和李亮亮副研究员通过液相法制备了一种厚度仅为120μm且具有自支撑性能的78Li2S-22P2S5玻璃陶瓷(7822gc)/聚合物复合固体电解质膜。在加入锂盐的条件下，该7822gc/PEO或7822gc/PVDF复合电解质的室温电导率可达4–7×10−4 S cm-1。该复合电解质膜的面积电导高达59.0 mS cm−2，约为纯7822gc电解质片的2.7倍。相关研究内容以“Free-Standing Sulfide/Polymer Composite Solid Electrolyte Membranes with High Conductance for All-Solid-State Lithium Batteries”为题发表在Energy Storage Materials杂志上。
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829719310165#fig7
中科大马骋教授、清华大学南策文院士《Matter》:固态锂电池电极-电解质接触问题的研究取得重要进展
中国科学技术大学马骋教授课题组和清华大学南策文院士团队在锂电池固态电解质的研究上取得重要进展。研究者使用球差校正透射电镜对固态电解质和电极材料的界面进行观测，发现富锂层状结构的正极和钙钛矿结构的固态电解质之间可以形成外延界面。利用这一现象，研究者制备了倍率性能可与传统浆料涂覆正极相比的复合正极，为克服固态电池中电极-电解质接触差这一瓶颈提供了新思路。相关研究成果以“Atomically Intimate Contact between Solid Electrolytes and Electrodes for Li Batteries”为题发表在Cell Press旗下的材料学旗舰期刊《Matter》上（DOI: https://doi.org/10.1016/j.matt.2019.05.004）。
南策文院士JMAT：高电导率自支撑Li6PS5Cl/PVDF复合固体电解质
采用硫化物固体电解质的全固态锂离子电池由于其高能量密度和高安全性引起了人们的广泛关注。然而, 较厚的固体电解质层和锂铟合金负极的使用限制了其能量密度的进一步提高。为了实现高性能的全固态电池，构建具有高电导率，良好的对锂循环稳定性的薄自支撑电解质膜显得尤为重要。基于此，清华大学南策文院士团队采用浆料法制备了具有高离子电导且对锂循环稳定的Li6PS5Cl（LPSCl）/聚偏二氟乙烯)(LPSCl/PVDF)复合电解质膜。并系统研究了PVDF含量对LPSCl/PVDF复合电解质的显微结构、微观形貌、离子电导率及活化能的影响规律。该研究成果以High-conductivity free-standing Li6PS5Cl/poly(vinylidenedifluoride) composite solid electrolyte membranes for lithium-ion batteries为题发表在期刊Journal of Materiomics上。
范丽珍&南策文AEM：实用化全固态电池技术——无溶剂合成超薄柔性石榴石基复合电解质用于全固态锂电池
石榴石型结构锆酸镧锂（LLZO）固体电解质由于其具有高的离子电导率、电化学和化学稳定性以及对枝晶的抑制能力成为全固态锂电池开发的热点，但是大面积陶瓷片规模化制备困难以及陶瓷的脆性限制了其在电动车等领域的直接应用。聚合物/离子导体复合电解质可以结合无机物的刚性与聚合物的柔性等优势而受到众多研究者的青睐。目前制备聚合物/陶瓷复合电解质多数采用溶液浇铸法制备，该方法适用于大规模的卷对卷制备技术，但是大量溶剂的使用与回收会造成成本的提高和环境的污染。北京科技大学范丽珍教授团队采用无溶剂法合成了高陶瓷含量的复合电解质，即通过简单的干混把锂镧锆氧粉体用聚四氟乙烯（PTFE）粘结起来，并进一步通过挤出辊压并借助尼龙网作为骨架形成电解质膜。通过熔融的塑晶电解质灌注电解质和正极进一步提高电解质的电导率和形成复合正极降低电池界面阻抗，实现了在磷酸铁锂和三元全固态电池的应用。
该成果以Solvent-freeSynthesis of Thin, Flexible, Nonflammable Garnet-based Composite SolidElectrolyte for All-Solid-State Lithium Batteries为题发表在Advanced Energy Materials，2020，10：1903376 (DOI: 10.1002/aenm.201903376).
资料来源：材料牛、清新电源、材料科学前沿、全固态电池ASSB等。
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