中国粉体网讯 过去的20年间,锂离子电池发展迅速,在便携式电子设备市场中占据着主导地位。如今,锂离子电池逐步用于电动汽车和能量存储等大型设备。锂离子电池的大规模使用和普及使其不仅需要有高功率、高比容和长寿命等性质,还要具有高安全性、成本低廉且环境友好。
然而,目前的无机锂离子电池并不能完全满足这些需求,因为无机负极存在以下局限:
(1)石墨理论比容量低,其能量密度和功率密度有限;
(2)高比容材料(硅、锡及金属氧化物等)脱嵌锂过程中体积膨胀严重,造成材料的粉化和脱落,严重影响电极的长期循环性能;
(3)负极材料中的过渡金属元素(如Mn,Fe,Co,Ni等)的大量使用造成原料缺乏,且污染环境、不易处理;
(4)不稳定的SEI膜。目前大部分研究都认为SEI膜的不稳定是负极容量衰退的主要原因。理想的SEI膜薄而致密,然而电极内部的很多变化都会造成SEI膜的破坏和再生长,从而导致活性锂的沉积和损失;
(5)导电性差。金属氧化物、硅、锡等无机材料导电性差,需要加入较多量的导电剂来提高电极的电子电导,从而造成电池的质量比能量降低。
尽管科研工作者对无机材料进行了各种改进,但无机材料的本质性问题仍限制着锂离子电池的进一步发展。有机电极的出现为发展高比容、高功率及长寿命绿色电池提供了新的可能,有机电极具有无机电极不可比拟的优势,如:
(1)有机化合物主要含C,H,O及N元素,可以通过自然产物和生物质获得,其绿色环保,价格低廉;
(2)基于有机材料的转换反应机制,大多数有机电极材料不仅可以储锂,也可储钠、镁及锌等;
(3)通过引入功能基团,可以调控有机材料的氧化还原性能,从而实现正负极双功能材料;
(4)通过改变有机化合物结构,可以改善电极的容量、溶解性、电子传输速率、离子导电性及机械性能等;
(5)有机储锂化合物通常有较高的理论容量,倍率性能优异。
然而,有机电极仍然存在一些关键问题,若解决这些关键技术问题,将推动锂离子电池的进一步发展。2021年4月17日上午10:00,中国粉体网旗下平台粉体公开课邀请到苏州大学能源学院讲师王艳博士作《新型有机储锂负极材料》报告,届时王艳博士将围绕新型有机储锂负极材料这一主题,讲述所在团队研发的新型有机聚合物、络合物、小分子酸/酸酐作为锂离子电池负极活性材料的研究进展。
报告人介绍
王艳,苏州大学能源学院讲师,2018年博士毕业于苏州大学,同年留校任教,并被聘为苏州大学优秀青年学者。主要从事动力锂离子电池关键材料与技术研究。近年来以第一作者/通讯作者在《Advanced Energy Materials》《ACS Energy Letters》《Nano Energy》《Journal of Materials Chemistry A》等SCI期刊发表论文20余篇。授权中国发明专利3项。
资料来源:新型有机质高性能负极材料的电化学性能和储锂机制,王艳博士
(中国粉体网编辑整理/平安)
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