7月15日至7月16日,苏州大学化学科学国际合作创新中心在701-1551学术报告厅举办能源化学系列讲座。7月16日上午,中国科技大学季恒星教授和华南理工大学刘军教授应邀依次做了学术报告。
首先,季恒星教授做了题为《面向快充储能电池的电极界面调控》的学术报告。季恒星教授指出,消费电子、电动汽车、分布式储能等产业的快速发展对锂离子电池综合性能提出了越来越高的要求。近十年来电池技术的进步极大提升了电池能量密度、循环寿命和安全性,也使电池的充电速率逐渐成为限制其应用的突出因素。电池快充能力由电极反应速率决定,是电极反应过程中电子传导、离子传导和电化学转化速率的集中体现。电极材料纳米结构化或者构筑三维导电网络是提高电极反应速率的有效手段,与此同时,材料结构单元之间的界面结构和性质成为决定电子、离子传导和活性材料电化学转化速率的关键。
季恒星教授面向快充电池对高倍率电极材料的需求,探讨了在不损失能量密度、循环寿命等性能指标的同时如何提高电极反应速率,并从“界面消除”、“界面重构”和“界面催化”三个方面介绍课题组近期的研究讲展。
随后,刘军教授做了题为《高比能金属锂二次电池材料研究》的学术报告。刘军教授介绍到,针对高能量密度的金属锂二次电池存在的锂枝晶安全隐患、不稳定的固态电解质界面膜(SEI)、低库伦效率、电极活性物质的大体积应变以及固态电解质的离子导电性差和界面阻抗大等关键科学问题,其课题组开展了高性能合金化反应金属负极、多电子转化反应正极、新型固态电解质材料、隔膜材料及全电池器件匹配优化的研究工作。如对于多电子反应硫正极,通过物理/化学协同限域及催化转化的修饰改性策略,获得了性能优异的硫复合正极。采用稳定SEI和调控金属锂成核和生长的方法获得了性能优异的金属锂负极。通过在复合固态电解质原位构筑界面修饰层的方法工作改善了金属锂枝晶安全问题,消除了电化学反应过程“穿梭效应”,实现了高比能金属锂电池的稳定工作,同时开发具有去溶剂化作用的新型隔膜材料也可以进一步改善金属锂负极的枝晶安全问题。针对高理论比容量合金化反应负极如Si、Sn等的锂离子扩散诱发应力导致电极发生变形、断裂、粉化进而失效的问题,提出了电极热力化耦合的失效机理并开展了其扩散应力调控,提高了其循环稳定性、库伦效率和倍率性能;提出了电子传输相-离子传输相-电极/电极质界面相“三连续”策略,构筑了多相多尺度的电极材料,解决了材料相变大和离子传输效率低的问题,实现了离子、电子等电荷的高效传输,获得了超长循环寿命的储能器件。