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固态电池研究者杨远入选2019年度中国科技青年英雄榜


来源:中国粉体网   平安

[导读]  在先进电池领域,获奖人开发了一种改善固态电解质和锂金属的界面稳定性的方法,可以显著提高固态电池循环寿命。

中国粉体网讯  从1999年开始,每一年的《麻省理工科技评论》都会选出一批35岁以下最具有创新性与影响力的科学家、科研工作者、科技创业者,他们当中有发明家、创业家,也有远见者、人文关怀者、先锋者。他们被称之为:《麻省理工科技评论》“全球35岁以下科技创新35人”。



(来源:EmTech China)

据不完全统计,曾经入选这份名单的知名人物包括:Yahoo(雅虎)创始人杨致远;谷歌创办人拉里·佩奇(Larry Page)、谢尔盖·布林(Sergey Brin);Facebook创始人马克·扎克伯格(Mark Zuckberg)等等。

2017年,《麻省理工科技评论》协同中国地区独家合作伙伴DeepTech一道将榜单落地中国,正式推出《麻省理工科技评论》中国区“35岁以下科技创新35人”。今年是《麻省理工科技评论》创刊120周年,第三届“35岁以下科技创新35人”中国榜单于近日揭晓。

在今年的中国“35岁以下科技创新35人”获奖者名单中,哥伦比亚大学应用物理与应用数学系助理教授杨远的获奖理由中有一段如下的介绍:“在先进电池领域,获奖人开发了一种改善固态电解质和锂金属的界面稳定性的方法,可以显著提高固态电池循环寿命。”

业界普遍认为,固态锂电池的关键问题是开发一种适用的电解质材料,必须满足两个标准:首先,要有较高的室温离子电导率;其次,与正、负极要形成稳定的界面。据小编的了解,美国哥伦比亚大学杨远教授团队在这一研究领域近期有多项成果发表。

基于竖直结构陶瓷/聚合物复合电解质的固态锂金属电池

美国哥伦比亚大学杨远教授团队发表了题为“Rechargeable Solid-State Lithium Metal Batteries with Vertically Aligned Ceramic nanoparticle/Polymer Composite Electrolyte”的文章,该文章报导了一种新型可充电固态锂金属电池,其中固态电解质由冰模板法制作的Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3(LAGP)纳米陶瓷颗粒组成竖直排列的骨架,柔性聚合物电解质填充其中。垂直于两电极的LAGP为快速离子传输提供连续通道,而polyethylene oxide(PEO)基质使复合电解质具备柔性。该固态复合电解质的室温电导率为1.67×10-4S/cm,在60℃时电导率为1.11×10-3S/cm。相应的LiFePO4(LFP)/LAGP-PEO/Li电池,在0.3C300次循环后具有93.3%的高容量保持率。该研究证明了低曲度(tortuosity)陶瓷/聚合物复合电解质在高性能固态电池中的成功应用。

珍珠层结构电解质,用于可负载固态锂金属电池

为了设计同时具有高机械模量和良好断裂韧性的固体电解质,以抵抗穿刺和冲击等外部冲击,哥伦比亚大学应用物理与应用数学系杨远教授团队、地球与环境工程学院陈曦教授团队从天然珍珠层结构中得到灵感,联合开发了一种具有独特的类珍珠层结构的固态电解质(nacre-like ceramic/polymer electrolytes,NCPEs),兼具了良好的机械模量和断裂韧性,并且电池在机械负载下可实现稳定的循环。该研究开发了一种具有“砖泥”微观结构的珍珠层陶瓷/聚合物复合电解质,该电解质展现了良好的极限弯曲强度和韧性,解决了纯陶瓷电解质中高强度/低韧性和纯聚合物中低强度/高韧性的难题。所提出的类珍珠层结构为高能量密度、优异力学性能和高热稳定性的固态电池乃至结构储能提供了一种陶瓷/聚合物复合电解质。

用于高能量密度锂电池的PVDF/凹凸棒土纳米线复合固态电解质

美国哥伦比亚大学杨远教授(通讯作者)团队通过引入了/凹凸棒土((Mg,Al)2Si4O10(OH))纳米线作为新型陶瓷填料复合聚合物电解质(CPE),它大大提高了PVDF基聚合物电解质的刚度和韧性。使用5wt%的/凹凸棒土纳米线,不仅使得PVDF CPE的杨氏模量从9.0MPa增加到96MPa,而且其屈服应力也提高了200%。此外,数值模拟揭示了纳米线/纳米线-聚合物相互作用及交联网络是机械强度显着增强的原因。由于凹凸棒土和ClO4-离子之间的相互作用,Li+的迁移数从0.21增加到了0.54。基于NCM,PVDF/凹凸棒土CPE和锂金属负极的全电池,其在0.3C下循环200次后,具有97%的容量保持率。此外,PVDF基质比PEO电解质更不易燃。该工作表明,PVDF/palygorskite CPE是一种很有前景的固态电池电解质。

BN纳米包覆层稳定金属锂以及固态电解质界面从而实现超长固循环态电池

哥伦比亚大学的杨远教授团队联合Amprius公司的剡剀博士以及布鲁克黑文国家实验室的苏东研究员团队开发了一种基于六方氮化硼(BN)的复合薄膜来保护NASICON结构的磷酸钛铝锂(LATP)这种对锂不稳定的固态电解质,并实现了LATP 500圈的可逆循环。该研究提供了拓展可实际应用的固态电解质种类以及固态锂金属电池的新思路。

(来源:网络)


人物简介:

杨远,现任哥伦比亚大学应用物理系和应用数学系助理教授。2007年于北京大学物理学院获学士学位,2012年于斯坦福大学材料科学与工程系获博士学位,随后在麻省理工学院机械系从事博士后研究工作,2015年加盟哥伦比亚大学。

资料来源:

DeepTech深科技、能源学人、X一MOL资讯、新能源前线、材料人。

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