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轻工化工学院林展教授课题组在高能量密度锂离子电池领域取得系列研究进展

字体: 2021年01月13日 浏览量:来源:轻工化工学院 作者:轻工化工学院 编辑:朱小翠

本网讯 近年来,随着新能源汽车的快速发展,对于锂离子动力电池比能量密度提出了更高需求。目前的商用锂离子电池主要采用石墨负极以及三元或磷酸铁锂正极,难以达到2025年比能量密度350Wh/kg规划目标。由于较高的理论比能量密度,高容量硅基负极/高电压富锂正极成为极具前景的新一代锂离子动力电池电极材料。

针对硅基负极在循环过程中巨大体积变化问题,课题组开发了高性能粘结剂(Adv. Energy Mater.,2020, 10, 1903110;Chem.Eng.J., 2021, 46, 126807);然而高载量下硅基负极的长循环稳定性,仍是一个巨大挑战。基于前期研究工作,课题组精准设计、合成出一种普适性复合粘结剂(聚糠醇/聚氨酯),获得~3 mg/cm2高载量下硅基负极的长循环稳定性;甚至在4.9 mg/cm2超高载量下,硅基负极仍表现出优异循环性能。相关研究成果以“In-situ polymerized binder: a three-in-one design strategy for all-integrated SiOx anode with high mass loading in lithium ion batteries”为题发表在国际能源领域顶级期刊ACS Energy Letters

针对富锂正极循环稳定性差的问题,课题组设计了表面多相集成技术(Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 7778;Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 23061),抑制了富锂正极界面副反应并提升了材料长循环性能。在此基础上,课题组创造性提出“二合一表面多相集成/体相掺杂策略”,有效稳固了高倍率下富锂正极界面性能,获得1C充放电倍率下500次循环后85%的容量保持率,开辟了富锂正极材料修饰改性新思路。相关研究成果以题为“Ti-based surface integrated layer and bulk doping for stable voltage and long life of Li-rich layered cathodes”发表在国际材料领域权威期刊Advanced Functional Materials

基于课题组开发的富锂正极材料,在林展教授/罗冬副教授指导下,博士生丁晓凯带领多名硕士生组建了“驱动锂想”创新创业团队,力求实现高能量密度富锂正极材料产业化。“驱动锂想”团队积极参与国家/省市级创新创业大赛,获得第六届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛全国总决赛银奖、广东省分赛金奖;获得2020年第九届“赢在广州”暨粤港澳大湾区大学生创业大赛三等奖;获得番禺区“我是超级创业者-2020年青蓝国际创新创业大赛”一等奖。在多个创新创业平台,“驱动锂想”团队向投资人展示了课题组最新科研成果,力争研有所获、研以致用。

作为轻工化工学院电化学纳米能源工程团队负责人,林展教授带领团队成员克服疫情不利影响,在电化学储能与催化新材料领域取得了系列创新性科研成果,开发出大容量硅基负极/高电压富锂正极、高性能钙钛矿/单层二维溴氧铋等新材料,并努力实现其在各自领域的实际应用。2020年,团队共发表SCI学术论文30篇,其中20篇发表在影响因子IF>10的学术期刊上,包括Nat. Commun., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater.,Adv. Energy Mater., Chem. Engin. J.等,以上论文大部分以广东工业大学为第一单位或通讯单位。

论文链接:

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

2. Accepted, will be published online soon

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