华中科技大学余创教授:基于硫化物固态电解质的高性能全固态锂电池构筑


来源:中国粉体网   青黎

[导读]  第三届高比能固态电池关键材料技术大会,2022年2月22-23日,武汉。

中国粉体网讯  随着交通电气化和分布式储能市场的快速增长,基于液态电解液的传统锂离子电池体系已经不能满足其对高安全性、高能量密度、高功率密度及长循环寿命的迫切要求。采用液态电解液的锂离子电池存在易泄漏、易腐蚀、易燃烧等安全隐患,而高能量/功率密度要求必然造成安全问题更加突出,因此提高锂电池本征安全性对其在电动汽车和规模化储能中的应用至关重要。


将液态电解液替换为不可燃的固态电解质构建而成的全固态电池能满足上述“三高一长”的要求,被视为解决目前锂离子电池安全性问题的终极方案。在无机固体电解质的各种潜在候选材料中,锂硫银锗矿基电解质Li6PS5X(X=Cl, Br)因其高室温锂离子导电率(10-3~10-2S/cm)和低成本在众多电解质中显示出良好的产业化前景。


硫银锗矿的得名源于稀有矿石Ag8GeS6。它是一种Ag+的快离子导体。Ag+可以被Cu+或者其它价位的阳离子所取代。2008年 Hans-Jorg Deiseroth根据Ag8GeS6的晶体结构研发了锂硫银锗矿型固体电解质 Li6PS5X (X = Cl,Br,I)。Li6PS5X(X = Cl,Br,I)的离子电导可接近液体电解质的水平,并且具有良好的机械性能和快速的离子传输,宽广的电化学窗口和可用溶液法合成等优点,因此在全固态电池领域受到了广泛的关注。但它也具有一些硫化物电解质的缺点。比如:对空气中的水氧比较敏感,与正极材料的兼容性,以及和负极金属锂的界面问题等。


因此,要实现实用化的硫化物基全固态锂电池仍面临许多挑战,如化学/电化学稳定性、与电极材料和锂金属的兼容性、热稳定性、成本等。目前常采用的方法,修饰正极材料,掺杂改性电解质,修饰电解质和金属锂的界面等。


为深入探究锂硫银锗矿基固态电解质的性能,2022年2月22-23日,由中国粉体网主办的“第三届高比能固态电池关键材料技术大会”将于湖北武汉东方建国大酒店举办,届时将邀请来自华中科技大学余创教授作《基于硫化物固态电解质的高性能全固态锂电池构筑》报告。余创教授将从锂硫银锗矿电解质的设计、合成、改性、传导机理及固态器件应用等方面阐述研究成果,为设计高性能和环境适应性好的硫化物基全固态电池提供一些新思路和新方法。




个人简历:


余创,华中科技大学电气与电子工程学院教授、博士生导师,国家级人才项目入选者,湖北省青年专家。硕士毕业于中国科学院福建物质结构研究所,从事锂离子电池层状正极材料研究;2017年在荷兰代尔夫特理工大学(TU Delft)获博士学位,主要从事硫化物固态电解质的设计、制备、传导及在全固态电池领域应用研究;此后,分别在代尔夫特理工大学和加拿大西安大略大学从事博士后研究工作(合作导师:孙学良院士),主要从事高性能硫化物、卤化物固态电解质的设计、规模化制备、工作机理及电化学应用研究。目前在Nature Materials, J. Am. Chem. Soc., Nature Communications, Adv. Energy Mater., ACS Energy Letters, Nano Energy, Energy Storage Material, Energy Environmental Materials, Journal of Materials Chemistry A等国际期刊发表论文60余篇,担任Energy Environmental Materials, Rare Metal,Chinese Chemical Letters等期刊青年编委。目前研究方向主要是高性能全气候固态电池的构筑及关键材料和技术的开发。


参考资料:


陈婷. 双元共掺杂硫银锗矿型固体电解质的制备及性能研究 



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