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液相法制备硫化物固体电解质及其在全固态锂电池中的应用
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作者 门明阳 吴敬华 +3 位作者 刘高瞻 张婧 张妮妮 姚霞银 《物理化学学报》 北大核心 2025年第1期1-22,共22页
硫化物固体电解质具有接近甚至超过液态有机电解质的高室温离子电导率和较好的机械延展性,是一种极具应用潜力的固体电解质。其制备方式主要分为固相烧结法、高能球磨法和液相法三类。其中,固相烧结法和高能球磨法耗时长,能耗高,且合成... 硫化物固体电解质具有接近甚至超过液态有机电解质的高室温离子电导率和较好的机械延展性,是一种极具应用潜力的固体电解质。其制备方式主要分为固相烧结法、高能球磨法和液相法三类。其中,固相烧结法和高能球磨法耗时长,能耗高,且合成的电解质颗粒尺寸较大。相比之下,液相法以有机溶剂为介质,可以合成颗粒较小的硫化物固体电解质,工艺简单省时,更适用于规模化生产。有鉴于此,本文总结了近年来液相法制备硫化物固体电解质的研究进展,基于原料在溶剂中的溶解状态,分析了悬浮型、溶液型和混合型三种反应类型的反应机理,并进一步探讨了溶剂对电解质纯度、形貌及结晶性的影响。同时,概述了液相法制备的硫化物固体电解质在全固态锂电池中的应用。最后,对硫化物固体电解质液相法合成的优势与局限性进行了全面的分析,以期为该领域的研究提供方向。 展开更多
关键词 全固态电池 硫化物固体电解质 液相法 湿化学合成 反应机理
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固态锂电池十年(2011—2021)回顾与展望 被引量:27
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作者 吴敬华 杨菁 +5 位作者 刘高瞻 王脂胭 张秩华 俞海龙 姚霞银 黄学杰 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期2713-2745,共33页
采用固体电解质取代液态有机电解液的固态锂电池,有望使用更高比容量的正、负极材料,从而实现更高比能量的电池体系,同时可彻底解决电池的安全性问题,符合未来二次电池发展的方向,是电动汽车和规模化储能的理想电源。为了实现兼具高比... 采用固体电解质取代液态有机电解液的固态锂电池,有望使用更高比容量的正、负极材料,从而实现更高比能量的电池体系,同时可彻底解决电池的安全性问题,符合未来二次电池发展的方向,是电动汽车和规模化储能的理想电源。为了实现兼具高比能量、高安全性、长寿命等特性的固态电池,进而推进全固态锂电池的实用化,2011—2021年间各国的科学家做了大量工作,并取得了许多突破性进展。本文以固态锂电池关键材料为出发点,回顾了2011—2021年以来固态电池的研究进展,包括锂离子固体电解质材料,电极/电解质界面调控,固态电池技术等方面,总结了现在存在的挑战及解决方案,并对该领域未来可能的发展提出了展望。 展开更多
关键词 固态锂电池 固体电解质 界面
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全固态锂电池界面的研究进展 被引量:13
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作者 张强 姚霞银 +2 位作者 张洪周 张联齐 许晓雄 《储能科学与技术》 CAS 2016年第5期659-667,共9页
与传统锂离子电池相比,基于无机固体电解质的全固态锂电池,具有安全性能高、循环寿命长、能量密度高等优点,是目前锂电池研究领域的热点之一,未来有望在电动汽车和智能电网等领域得到广泛应用。全固态锂电池中,电极与固体电解质之间的... 与传统锂离子电池相比,基于无机固体电解质的全固态锂电池,具有安全性能高、循环寿命长、能量密度高等优点,是目前锂电池研究领域的热点之一,未来有望在电动汽车和智能电网等领域得到广泛应用。全固态锂电池中,电极与固体电解质之间的固固接触相比固液接触具有更高的界面接触电阻,同时,界面相容性和稳定性也显著影响全固态锂电池的循环性能和倍率性能。而在固体电解质中,晶界电阻决定了电解质整体的离子电导率,因此,界面问题是决定电池电化学性能的关键所在。本文重点综述了全固态锂电池中各种界面问题的研究现状,主要包括界面调控机理、修饰方法,并指出全固态锂电池中界面调控面临的挑战。 展开更多
关键词 全固态锂电池 固体电解质 界面修饰
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PET/SiO2纳米复合纤维的力学性能和微观结构 被引量:3
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作者 张献 田兴友 +4 位作者 郑瑾 姚霞银 刘文涛 崔平 李勇 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期55-57,共3页
考察了纳米SiO2对PET纤维力学性能的影响,并采用WAXD、FT-IR、DSC、双折射等手段对纤维的微观结构进行了表征。研究表明,纳米SiO2的加入提高了PET纤维的力学性能,且PET/SiO2纳米复合纤维在结晶度略有降低的情况下,非晶区取向度明显提高... 考察了纳米SiO2对PET纤维力学性能的影响,并采用WAXD、FT-IR、DSC、双折射等手段对纤维的微观结构进行了表征。研究表明,纳米SiO2的加入提高了PET纤维的力学性能,且PET/SiO2纳米复合纤维在结晶度略有降低的情况下,非晶区取向度明显提高。非晶区取向度的提高是PET/SiO2纤维力学性能提高的根本原因。 展开更多
关键词 纳米复合纤维 聚对苯二甲酸乙二酯 模量 非晶区取向度
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基于硫化物固体电解质全固态锂电池界面特性研究进展 被引量:16
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作者 吴敬华 姚霞银 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2020年第2期501-514,共14页
采用不可燃的无机固体电解质代替液体有机电解质的全固态锂电池,被认为是解决锂电池燃烧和泄漏等安全问题的终极解决方案之一。同时,锂金属负极的应用可以进一步提高电池的能量密度。近年来,得益于无机固体电解质锂离子电导率方面的突破... 采用不可燃的无机固体电解质代替液体有机电解质的全固态锂电池,被认为是解决锂电池燃烧和泄漏等安全问题的终极解决方案之一。同时,锂金属负极的应用可以进一步提高电池的能量密度。近年来,得益于无机固体电解质锂离子电导率方面的突破,硫化物固体电解质被认为是最有前途的锂离子导体之一。然而,在该领域仍有许多挑战亟待解决,主要包括硫化物固体电解质的稳定性、硫化物固体电解质与电极之间的不稳定界面以及锂枝晶的形成与生长。因此,构建稳定的电极/固体电解质界面是实现高性能全固态锂电池的关键。本文针对当前基于硫化物固体电解质全固态锂电池面临的挑战和机遇,总结了目前存在的各种界面问题以及界面调控策略,最后探讨了全固态锂电池可能的研究方向和发展趋势。 展开更多
关键词 全固态锂电池 硫化物固体电解质 界面
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NASICON结构钠离子固体电解质及固态钠电池应用研究进展 被引量:5
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作者 杨菁 刘高瞻 +1 位作者 沈麟 姚霞银 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2020年第5期1284-1299,共16页
钠离子电池由于原料成本低廉、来源广泛,被视作锂离子电池最具竞争力的替代体系之一。然而,传统钠离子电池中使用易燃的有机电解液存在漏液、燃烧乃至爆炸的安全隐患。NASICON结构固体电解质材料具有安全性能高、稳定性良好、成本低廉... 钠离子电池由于原料成本低廉、来源广泛,被视作锂离子电池最具竞争力的替代体系之一。然而,传统钠离子电池中使用易燃的有机电解液存在漏液、燃烧乃至爆炸的安全隐患。NASICON结构固体电解质材料具有安全性能高、稳定性良好、成本低廉、环境友好等优点,可代替有机电解液与隔膜从而实现固态钠电池,是能源存储领域的研究热点。然而其电导率仍需进一步提升、与电极间界面阻抗大的问题,限制了其进一步应用。针对目前NASICON结构固体电解质存在的问题,本文首先介绍了其晶体结构和钠离子传输机理,分析了影响晶粒电导率和晶界电导率的主要因素,分别总结了提高晶粒电导率和晶界电导率的改性方法,指出合适离子取代、提高物相纯度和致密度是电导率提高的有效途径。此外,本文阐述了NASICON结构固体电解质材料在固态钠电池应用中存在的界面问题,总结分析了现有界面改性的策略,指出对新型修饰材料和复合材料的探索有望进一步改善固体电解质与电极的界面特性。最后,对NASICON结构固体电解质材料的研究进行了展望。 展开更多
关键词 钠离子固体电解质 NASICON结构 离子电导率 界面改性 固态钠电池
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新型PEO/LPOS复合聚合物电解质的制备与性能研究 被引量:4
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作者 赵嫣然 陈少杰 +3 位作者 陶益成 陈晓添 姚霞银 许晓雄 《储能科学与技术》 CAS 2016年第5期730-734,共5页
将具有较高电导率和稳定性的硫化物电解质LPOS引入PEO基聚合物中,制备一种新型PEO/LPOS复合聚合物电解质。研究结果表明,1%LPOS的添加能显著改善PEO基聚合物电解质的电导率、锂离子迁移数和电化学稳定性。与纯PEO基电解质相比,新制备的... 将具有较高电导率和稳定性的硫化物电解质LPOS引入PEO基聚合物中,制备一种新型PEO/LPOS复合聚合物电解质。研究结果表明,1%LPOS的添加能显著改善PEO基聚合物电解质的电导率、锂离子迁移数和电化学稳定性。与纯PEO基电解质相比,新制备的复合聚合物电解质PEO18-Li TFSI-1%LPOS室温电导率由6.18×10^(-6) S/cm提高至1.60×10^(-5) S/cm,提高了158%。80℃表现出最佳电导率为1.08×10^(-3) S/cm,电化学窗口提高至4.7 V,同时具有非常良好的对锂稳定性。以新型复合电解质组装的Li Fe PO4/Li全固态锂电池表现出良好的循环稳定性,在60℃1 C下循环50周后放电比容量仍维持在105 m A·h/g以上。 展开更多
关键词 固体聚合物电解质 锂快离子导体 复合 全固态锂电池
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全固态锂电池的电极制备与组装方法 被引量:2
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作者 崔言明 张秩华 +3 位作者 黄园桥 林久 姚霞银 许晓雄 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期836-847,共12页
全固态锂电池由于具有安全性高、循环寿命长、能量密度高等特点,在化学电源领域具有非常好的应用前景。因全固态锂电池是一种使用固体电极材料和固体电解质材料,不含任何液体的锂电池,所以全固态锂电池的电极制备以及组装与现有液态锂... 全固态锂电池由于具有安全性高、循环寿命长、能量密度高等特点,在化学电源领域具有非常好的应用前景。因全固态锂电池是一种使用固体电极材料和固体电解质材料,不含任何液体的锂电池,所以全固态锂电池的电极制备以及组装与现有液态锂电池的方法存在较大差异。本文详细综述了典型的几类全固态锂电池的电极制备与组装方法及相应的性能特征,分别针对氧化物、硫化物以及聚合物固体电解质体系,归纳分析其结构、正极制备方法、负极修饰方法以及电池组装方式,并在最后对全固态锂电池的实验室开发组装方式给出了建议,为全固态电池研究的同行们提供借鉴和参考。 展开更多
关键词 全固态锂电池 电极制备 电池组装 固体电解质 锂电池
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Co_(0.1)Fe_(0.9)S_(2)@Li_(7)P_(3)S_(11)正极材料的制备及其在全固态锂电池中的性能
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作者 蒋苗 万红利 +3 位作者 刘高瞻 翁伟 王超 姚霞银 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期925-930,共6页
全固态锂电池采用金属硫化物FeS_(2)作为正极材料能实现较高的可逆比容量,但是循环过程中较大的应力/应变和不良的固固接触引起的界面失效,严重影响了其在全固态锂电池中的电化学性能。本工作采用溶剂热法制备了Co掺杂FeS_(2)的纳米颗粒... 全固态锂电池采用金属硫化物FeS_(2)作为正极材料能实现较高的可逆比容量,但是循环过程中较大的应力/应变和不良的固固接触引起的界面失效,严重影响了其在全固态锂电池中的电化学性能。本工作采用溶剂热法制备了Co掺杂FeS_(2)的纳米颗粒,随后在Co_(0.1)Fe_(0.9)S_(2)纳米颗粒表面原位沉积离子电导率较高的Li_(7)P_(3)S_(11)固体电解质,获得Co_(0.1)Fe_(0.9)S_(2)@Li_(7)P_(3)S_(11)纳米复合材料,并将其应用于全固态锂电池中,过渡金属Co的掺杂能提高FeS_(2)的电化学反应动力学性能,而Li_(7)P_(3)S_(11)固体电解质原位包覆能进一步改善固固接触,提高界面锂离子传输特性,继而提高全固态锂电池电化学性能。进一步通过透射电子显微镜(TEM)表征,证实了Li_(7)P_(3)S_(11)固体电解质包覆在Co_(0.1)Fe_(0.9)S_(2)纳米颗粒表面。电化学测试表明,Li_(7)P_(3)S_(11)固体电解质颗粒的包覆能有效提高以FeS_(2)为活性物质的全固态锂电池的充放电比容量和循环稳定性。Co_(0.1)Fe_(0.9)S_(2)@Li_(7)P_(3)S_(11)复合材料在200 mA/g的电流密度下,首次放电比容量达到882.1 mA·h/g,循环100圈后放电比容量仍保持在670.9mA·h/g。本研究有助于推动金属硫化物正极材料在全固态锂电池中的应用,从而为实现更高能量密度的全固态锂电池提供实验依据。 展开更多
关键词 全固态锂电池 掺杂 原位沉积 纳米颗粒
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All-solid-state lithium batteries with inorganic solid electrolytes:Review of fundamental science 被引量:11
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作者 姚霞银 黄冰心 +5 位作者 尹景云 彭刚 黄祯 高超 刘登 许晓雄 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第1期212-225,共14页
The scientific basis of all-solid-state lithium batteries with inorganic solid electrolytes is reviewed briefly, touching upon solid electrolytes, electrode materials, electrolyte/electrode interface phenomena, fabric... The scientific basis of all-solid-state lithium batteries with inorganic solid electrolytes is reviewed briefly, touching upon solid electrolytes, electrode materials, electrolyte/electrode interface phenomena, fabrication, and evaluation. The challenges and prospects are outlined as well. 展开更多
关键词 all-solid-state lithium batteries inorganic solid electrolytes interface phenomena rechargeablelithium batteries
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