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廣東工業(yè)大學林展教授課題組在高能量密度鋰離子電池領(lǐng)域取得系列研究進展

來源:廣東工業(yè)大學      2021-01-13
導讀:近年來,隨著新能源汽車的快速發(fā)展,對于鋰離子動力電池比能量密度提出了更高需求。目前的商用鋰離子電池主要采用石墨負極以及三元或磷酸鐵鋰正極,難以達到2025年比能量密度350Wh/kg規(guī)劃目標。由于較高的理論比能量密度,高容量硅基負極/高電壓富鋰正極成為極具前景的新一代鋰離子動力電池電極材料。

針對硅基負極在循環(huán)過程中巨大體積變化問題,課題組開發(fā)了高性能粘結(jié)劑(Adv. Energy Mater.,2020, 10, 1903110;Chem.Eng.J., 2021, 46, 126807);然而高載量下硅基負極的長循環(huán)穩(wěn)定性,仍是一個巨大挑戰(zhàn)?;谇捌谘芯抗ぷ鳎n題組精準設計、合成出一種普適性復合粘結(jié)劑(聚糠醇/聚氨酯),獲得~3 mg/cm2高載量下硅基負極的長循環(huán)穩(wěn)定性;甚至在4.9 mg/cm2超高載量下,硅基負極仍表現(xiàn)出優(yōu)異循環(huán)性能。相關(guān)研究成果以“In-situ polymerized binder: a three-in-one design strategy for all-integrated SiOx anode with high mass loading in lithium ion batteries”為題發(fā)表在國際能源領(lǐng)域頂級期刊ACS EnergyLetters。

針對富鋰正極循環(huán)穩(wěn)定性差的問題,課題組設計了表面多相集成技術(shù)(Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 7778;Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 23061),抑制了富鋰正極界面副反應并提升了材料長循環(huán)性能。在此基礎上,課題組創(chuàng)造性提出“二合一表面多相集成/體相摻雜策略”,有效穩(wěn)固了高倍率下富鋰正極界面性能,獲得1C充放電倍率下500次循環(huán)后85%的容量保持率,開辟了富鋰正極材料修飾改性新思路。相關(guān)研究成果以題為“Ti-based surface integrated layer and bulk doping for stable voltage and long life of Li-rich layered cathodes”發(fā)表在國際材料領(lǐng)域權(quán)威期刊AdvancedFunctionalMaterials。

基于課題組開發(fā)的富鋰正極材料,在林展教授/羅冬副教授指導下,博士生丁曉凱帶領(lǐng)多名碩士生組建了“驅(qū)動鋰想”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊,力求實現(xiàn)高能量密度富鋰正極材料產(chǎn)業(yè)化。“驅(qū)動鋰想”團隊積極參與國家/省市級創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽,獲得第六屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國總決賽銀獎、廣東省分賽金獎;獲得2020年第九屆“贏在廣州”暨粵港澳大灣區(qū)大學生創(chuàng)業(yè)大賽三等獎;獲得番禺區(qū)“我是超級創(chuàng)業(yè)者-2020年青藍國際創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”一等獎。在多個創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺,“驅(qū)動鋰想”團隊向投資人展示了課題組最新科研成果,力爭研有所獲、研以致用。

作為廣東工業(yè)大學輕工化工學院電化學納米能源工程團隊負責人,林展教授帶領(lǐng)團隊成員克服疫情不利影響,在電化學儲能與催化新材料領(lǐng)域取得了系列創(chuàng)新性科研成果,開發(fā)出大容量硅基負極/高電壓富鋰正極、高性能鈣鈦礦/單層二維溴氧鉍等新材料,并努力實現(xiàn)其在各自領(lǐng)域的實際應用。2020年,團隊共發(fā)表SCI學術(shù)論文30篇,其中20篇發(fā)表在影響因子IF>10的學術(shù)期刊上,包括Nat. Commun., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.,Adv. Energy Mater., Chem. Engin. J.等,以上論文大部分以廣東工業(yè)大學為第一單位或通訊單位。

論文鏈接:

1.https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.0c02342

2. Accepted, will be published online soon


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