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锂金属负极固态电解质界面膜形成和生长机理的理论研究进展
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作者 周国兵 许审镇 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3150-3160,共11页
锂金属负极因其极高的理论比容量在锂离子电池领域引起了极大的关注,但其高反应活性会引发电解液组分发生一系列复杂的降解反应,并在电极表面生成固态电解质界面膜(SEI)。SEI钝化层一方面能抑制电解液持续损耗,另一方面也会显著影响电... 锂金属负极因其极高的理论比容量在锂离子电池领域引起了极大的关注,但其高反应活性会引发电解液组分发生一系列复杂的降解反应,并在电极表面生成固态电解质界面膜(SEI)。SEI钝化层一方面能抑制电解液持续损耗,另一方面也会显著影响电池的循环性能。因此,从原子/分子层面阐明SEI形成和生长机理成为了近些年的研究重点和热点。本文综述了不同理论模拟方法在SEI结构、组分和生长过程的最新研究进展,介绍了经典分子动力学、反应力场分子动力学、第一性原理分子动力学、机器学习力场分子动力学以及动力学蒙特卡罗等模拟方法在SEI研究中的成功案例。讨论了现有理论计算方法在模拟SEI形成和生长机理方面的局限性,提出可结合机器学习和动力学蒙特卡罗方法来实现长时域SEI形成和生长过程模拟的技术方案展望。 展开更多
关键词 固态电解质界面 形成和生长机理 分子动力学 动力学蒙特卡罗 机器学习
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石榴石型立方相Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)固态电解质的制备及储锂性能
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作者 侯宏英 贾彦鹏 +5 位作者 王一玄 吕安 叶萌 于晓华 荣菊 刘显茜 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期136-140,147,共6页
石榴石型立方相Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)具有高的离子电导率和热稳定性,在固态锂电池领域颇具应用前景。煅烧温度对制备高性能立方相LLZO至关重要。为此,首先采用不同煅烧温度(1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃)制备了LL... 石榴石型立方相Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12)(LLZO)具有高的离子电导率和热稳定性,在固态锂电池领域颇具应用前景。煅烧温度对制备高性能立方相LLZO至关重要。为此,首先采用不同煅烧温度(1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃)制备了LLZO,然后将10%磺酸甜菜碱改性的聚偏二氟乙烯(SB-PVDF)与90%LLZO复合制备固态电解质膜,并研究其电化学储锂性能。结果表明:在最优煅烧温度1200℃时制备的LLZO为纯立方相结构,相对致密度高达92.4%,离子电导率为1.21×10^(-4)S/cm,活化能为0.335eV,相应的固态锂电池在1.0C充放电时的放电比容量为124.3mAh/g,循环200圈后容量保持率为93.4%,优于其他样品。 展开更多
关键词 固态电解质 Li_(7)La_(3)Zr_(2)O_(12) 煅烧温度 固态锂电池 界面兼容性
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石榴石型固态电解质/铝锂合金界面构筑及电化学性能 被引量:2
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作者 马嘉林 王红春 +1 位作者 龚正良 杨勇 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期262-269,共8页
本文通过在锂负极中熔入少量铝制备了一种含Al-Li合金(Al4Li9)的新型复合锂负极,可有效改善Garnet/金属锂界面润湿性,从而显著降低了界面阻抗.XRD研究结果表明这一复合锂负极由Al4Li9合金和金属锂两相复合而成.SEM研究表明,复合锂负极... 本文通过在锂负极中熔入少量铝制备了一种含Al-Li合金(Al4Li9)的新型复合锂负极,可有效改善Garnet/金属锂界面润湿性,从而显著降低了界面阻抗.XRD研究结果表明这一复合锂负极由Al4Li9合金和金属锂两相复合而成.SEM研究表明,复合锂负极可以有效改善金属锂与Garnet电解质的界面接触,形成更为紧密的接触界面.电化学测试表明,复合锂负极显著降低了金属锂与Garnet电解质的界面阻抗,界面阻抗由锂/Garnet电解质界面的740.6Ω·cm^2降低到复合锂负极/Garnet电解质界面的75.0Ω·cm^2.使用复合锂负极制备的对称电池在50μA·cm^-2和100μA·cm^-2电流密度锂沉积-溶出过程中表现出较低的极化和良好的循环稳定性,在50μA·cm^-2电流密度下,可以稳定循环超过400小时. 展开更多
关键词 石榴石型固体电解质 电极/固态电解质界面 铝锂合金
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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
4
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 固态锂电池 硫化物固体电解质 界面
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纳米线调控固态电池离子输运与界面
5
作者 肖子信 张泓 徐林 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第3期1026-1039,共14页
固态电解质是下一代固态锂电池的关键组成部分,因此开发高性能固态电解质成为发展高安全性和高能量密度锂电池最重要的一环。然而,固态电解质中存在的离子输运和电极-电解质界面问题严重阻碍了其发展。在聚合物基体中加入无机填料制备... 固态电解质是下一代固态锂电池的关键组成部分,因此开发高性能固态电解质成为发展高安全性和高能量密度锂电池最重要的一环。然而,固态电解质中存在的离子输运和电极-电解质界面问题严重阻碍了其发展。在聚合物基体中加入无机填料制备复合固态电解质被认为是当前最具前景的方案。纳米线具有纳米级直径、大比表面积和优异的长径比等特点,可保持载流子连续传输,因此被广泛应用于固态电解质中,以促进锂离子的输运和增强电极-电解质之间的界面接触和稳定性,从而提高固态电池的循环性能和安全性。本文全面总结了用于固态电解质的纳米线材料的研究进展,并从降低聚合物基体的玻璃化转变温度和结晶度、促进锂盐的解离、限制阴离子的运动、减弱锂离子与聚合物链段之间的相互作用、形成新的锂离子输运路径、增强电极-电解质界面接触、提高电极-电解质界面稳定性几个方面详细介绍了纳米线调控离子输运和电极-电解质界面的机制。最后,总结并展望了基于纳米线固态电池的现有挑战和未来发展前景。本文旨在提供对纳米线调控固态电池离子输运与界面机制的全面认识,有望促进纳米线在固态电池中应用的发展。 展开更多
关键词 固态锂电池 纳米线 复合固态电解质 离子输运 电极-电解质界面
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固态电解质的研究进展及其优化策略 被引量:4
6
作者 黄飞 梁松苗 +2 位作者 吴宗策 康燕 李铭晖 《矿冶》 CAS 2024年第2期154-166,共13页
全固态锂电池因具有高的能量密度和安全性,被认为是下一代最具前景的储能装置。固态电解质作为全固态锂电池的核心部件,因具有不可燃性、高机械性能和与锂金属相容性好等优点备受广泛关注。然而,较低的离子电导率、锂枝晶生长、固态电解... 全固态锂电池因具有高的能量密度和安全性,被认为是下一代最具前景的储能装置。固态电解质作为全固态锂电池的核心部件,因具有不可燃性、高机械性能和与锂金属相容性好等优点备受广泛关注。然而,较低的离子电导率、锂枝晶生长、固态电解质-电极间界面问题限制了固态电解质在全固态锂电池中的实际应用。对氧化物基固态电解质、硫化物基固态电解质、聚合物基固态电解质以及复合固态电解质的特征及研究进展进行了概述,阐述了不同类型固态电解质所面临的锂枝晶生长、界面电阻等问题,并提出了相应的优化策略。指出了全固态电池中全固态电解质当前面临的挑战。简要介绍了基于复合固态电解质在全固态锂电池中应用的研究进展,以希望能够为全固态锂电池的应用发展以及加快其商业化应用提供帮助。 展开更多
关键词 固态理电池 固态电解质 离子电导率 锂枝晶生长 界面稳定性
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固态锂电池中正极/电解质界面的密度泛函计算研究(英文)
7
作者 王雪龙 肖睿娟 +2 位作者 向勇 李泓 陈立泉 《电化学》 CSCD 北大核心 2017年第4期381-390,共10页
锂离子电池的广泛应用对储能器件的能量密度、安全性和充放电速度提出了新的要求.全固态锂电池与传统锂离子电池相比具有更少的副反应和更高的安全性,已成为下一代储能器件的首选.构建匹配的电极/电解质界面是在全固态锂电池中获得优异... 锂离子电池的广泛应用对储能器件的能量密度、安全性和充放电速度提出了新的要求.全固态锂电池与传统锂离子电池相比具有更少的副反应和更高的安全性,已成为下一代储能器件的首选.构建匹配的电极/电解质界面是在全固态锂电池中获得优异综合性能的关键.本文采用第一性原理计算研究了固态电池中电解质表面及正极/电解质界面的局域结构和锂离子输运性质.选取β-Li_3PS_4(010)/LiCoO_2(104)和Li_4GeS_4(010)/LiCoO_2(104)体系计算了界面处的成键情况及锂离子的迁移势垒.部分脱锂态的正极/电解质界面上由于Co-S成键的加强削弱了P/Ge-S键的强度,降低了对Li+的束缚,从而导致了更低的锂离子迁移势垒.理解界面局域结构及其对Li+输运性质的影响将有助于人们在固态电池中构建性能优异的电极/电解质界面. 展开更多
关键词 固态锂电池 正极/电解质界面 密度泛函模拟 锂离子迁移
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固态硫化物电解质与锂金属负极的界面稳定性研究进展 被引量:2
8
作者 张钧波 王娱飘 《能源与环境》 2023年第4期2-6,共5页
采用固态电解质和金属锂的全固态锂电池被认为是解决传统使用液态电解质的锂离子电池安全性差和能量密度低的终极方案。近年来,固态硫化物电解质在离子电导率和空气稳定性研究等方面取得了较大进展,但固态硫化物电池体系还有一些问题亟... 采用固态电解质和金属锂的全固态锂电池被认为是解决传统使用液态电解质的锂离子电池安全性差和能量密度低的终极方案。近年来,固态硫化物电解质在离子电导率和空气稳定性研究等方面取得了较大进展,但固态硫化物电池体系还有一些问题亟需解决,最为重要的就是固态硫化物电解质与锂金属负极的界面稳定性问题。因此,构建稳定的固态电解质/锂金属负极界面是实现高性能全固态锂电池的关键。该文针对目前基于硫化物电解质的全固态锂电池所面临的机遇和挑战,总结了固态硫化物电解质/锂金属负极界面所面临的问题和设计策略。 展开更多
关键词 固态硫化物电解质 锂金属 锂枝晶 界面稳定性
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基于凝胶电解质的水系电池组装与性能研究创新实验设计
9
作者 张旗 杨泽芳 李沁柯 《大学化学》 2025年第1期324-333,共10页
随着“双碳”战略的推进与新能源技术的飞速发展,对安全且环保的电池技术需求也日益增加。本文综合应用化学、材料科学和电化学原理,设计了一项基于凝胶电解质的水系电池的组装与性能研究的综合创新实验。本实验旨在从理论到实践深化学... 随着“双碳”战略的推进与新能源技术的飞速发展,对安全且环保的电池技术需求也日益增加。本文综合应用化学、材料科学和电化学原理,设计了一项基于凝胶电解质的水系电池的组装与性能研究的综合创新实验。本实验旨在从理论到实践深化学生对先进电池技术的理解,涵盖凝胶电解质制备与表征、水系电池组装、电池性能评估等方面,探讨材料制备与电池组装过程对电池性能的影响因素。通过融合绿色化学和可持续发展理念,本实验将引导学生思考如何将化学知识应用于解决实际问题,激发学生科研兴趣和创新思维。 展开更多
关键词 凝胶电解质 水系电池 电极界面
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复合卤化物电解质NaTaCl_(6)-Ta_(2)O_(5)的制备、结构及电化学性能研究
10
作者 陈馨 杨守猛 +2 位作者 唐仪 杨洋 芮先宏 《西安工业大学学报》 2025年第2期293-300,共8页
针对传统钠离子卤化物电解质离子电导率低、界面兼容性差及电化学窗口受限等问题,本研究采用机械球磨法制备了复合卤化物电解质NaTaCl_(6)-Ta_(2)O_(5),并系统探究了其结构演变与电化学性能调控机制。研究结果表明,在NaTaCl_(6)-Ta_(2)O... 针对传统钠离子卤化物电解质离子电导率低、界面兼容性差及电化学窗口受限等问题,本研究采用机械球磨法制备了复合卤化物电解质NaTaCl_(6)-Ta_(2)O_(5),并系统探究了其结构演变与电化学性能调控机制。研究结果表明,在NaTaCl_(6)-Ta_(2)O_(5)中Ta_(2)O_(5)诱导NaTaCl_(6)向非晶态转化,同时形成Cl-O键和O-3Ta/O-2Ta,从而优化了钠离子配位环境及Cl空位通道的连续性。电化学测试显示,NaTaCl_(6)-Ta_(2)O_(5)的室温离子电导率达3.4 mS·cm^(-1),较未复合Ta_(2)O_(5)的NaTaCl_(6)(1.2 mS·cm^(-1))提升了近3倍,活化能低至0.19 eV,电化学窗口拓宽至4.37 V(vs.Na/Na^(+))。此外,NaTaCl_(6)-Ta_(2)O_(5)的极限电流密度达到2.4 mA·cm^(-2),较NaTaCl_(6)(1.4 mA·cm^(-2))提升了71%。同时,组装的NaCrO_(2)||NaTaCl_(6)-Ta_(2)O_(5)||Na_(3)PS_(4)||Na_(3)Sn全电池在30℃、0.2 C的倍率下,显示出100 mAh·g^(-1)的高初始放电比容量,循环40圈后容量保持率为92.8%,表现出优异的钠离子传输动力学与界面稳定性。本研究为高安全性、高能量密度钠离子电池的电解质设计提供了新思路。 展开更多
关键词 钠离子电池 复合卤化物固态电解质 离子电导率 界面稳定性
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锂金属电池中复合固态电解质与负极界面的研究进展 被引量:3
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作者 朱晓琪 葛性波 +2 位作者 张格非 王凯 马衍伟 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期33-43,共11页
与传统锂离子电池相比,全固态锂金属电池因其安全性好、能量密度高的特点备受关注。但是电极与固态电解质的固固接触带来较大的界面阻抗,而锂金属较为活泼易与固态电解质发生反应,造成了界面不稳定。界面问题已经成为制约全固态电池发... 与传统锂离子电池相比,全固态锂金属电池因其安全性好、能量密度高的特点备受关注。但是电极与固态电解质的固固接触带来较大的界面阻抗,而锂金属较为活泼易与固态电解质发生反应,造成了界面不稳定。界面问题已经成为制约全固态电池发展的关键因素之一。有机-无机复合固态电解质兼顾无机固态电解质和有机固态电解质的优势,具有较高离子电导率和一定的力学强度,展现出优异的实用化前景。本文综述了近年来复合固态电解质与金属锂负极界面改性的研究进展,总结了当前界面改性的主要研究思路:包括在界面构筑“软接触”、调节固态电解质的力学性能以及调控界面处锂离子的沉积动力学过程等。同时,也对今后界面改性的研究趋势进行了展望。 展开更多
关键词 固态电池 锂金属 复合固态电解质 界面 锂枝晶
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硫化物固态电解质Li10GeP2S12与锂金属间界面稳定性的改善研究 被引量:2
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作者 周墨林 蒋欣 +2 位作者 易婷 杨向光 张一波 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1810-1817,共8页
通过N-丁基-N-甲基哌啶双(氟磺酰)亚胺盐离子液体和双(氟磺酰)亚胺锂盐修饰了Li|Li10GeP2S12界面,并研究了界面的改性效果.研究结果表明,在界面处原位生成一层致密的固体电解质界面膜(SEI),具有一定流变性的离子液体可渗透到Li10GeP2S1... 通过N-丁基-N-甲基哌啶双(氟磺酰)亚胺盐离子液体和双(氟磺酰)亚胺锂盐修饰了Li|Li10GeP2S12界面,并研究了界面的改性效果.研究结果表明,在界面处原位生成一层致密的固体电解质界面膜(SEI),具有一定流变性的离子液体可渗透到Li10GeP2S12晶粒内部;在0.1 mA/cm2的电流密度下,界面改性后的Li|Li10GeP2S12|Li对称电池可稳定循环1500 h以上,极化电压仅为30 mV.在2.5~3.6 V电压范围内, Li|Li10GeP2S12|LiFePO4电池在0.2C倍率下充放电循环的首次放电比容量为148.1 mA·h/g,库仑效率为95.8%,经过30次循环后容量保持率为90.1%. 展开更多
关键词 硫化物固态电解质 电解质/电极界面 离子液体
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固态锂硫电池电解质及其界面问题研究进展 被引量:2
13
作者 朱鑫鑫 蒋伟 +6 位作者 万正威 赵澍 李泽珩 王利光 倪文斌 凌敏 梁成都 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期848-862,共15页
固态锂硫(Li-S)电池通过固态电解质代替传统液态电解液体系,有望同时解决液态Li-S电池多硫化物的穿梭效应、锂金属与液态电解液的副反应、安全性能差等关键科学问题,发挥其高稳定性、高能量密度的优势。然而,固态Li-S电池在固态电解质... 固态锂硫(Li-S)电池通过固态电解质代替传统液态电解液体系,有望同时解决液态Li-S电池多硫化物的穿梭效应、锂金属与液态电解液的副反应、安全性能差等关键科学问题,发挥其高稳定性、高能量密度的优势。然而,固态Li-S电池在固态电解质和电极/电解质界面问题上面临着巨大挑战,本文详细介绍了硫化物固态电解质和聚合物基体电解质在Li-S电池中的研究进展,并重点分析了电极/电解质固-固界面接触问题。针对硫化物固态电解质存在的本征缺陷,阐述了改善固态电解质化学及电化学稳定性的方法;针对有机聚合物电解质,总结分析了影响其离子电导率的关键因素及提升方法。在电极/电解质界面问题方面,揭露了影响界面离子传输及界面稳定性的本征特性,并总结了近年来报道的针对正(负)极/电解质界面离子传输低的改进方法。最后指出要有针对性的解决不同种类电解质的本征缺陷,并结合科学模拟深入研究界面传输机制,在实践中对电极/电解质界面结构的合理设计,对固态Li-S电池的实用化具有重要意义。 展开更多
关键词 固态锂硫电池 固/固界面 固态电解质 电化学性能
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固态电池中的正极/电解质界面性质研究进展 被引量:2
14
作者 张安邦 汪晨阳 +2 位作者 赵尚骞 常增花 王建涛 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期46-62,共17页
锂离子电池是便携式电子产品、电动汽车和智能电网的理想电源。目前使用有机液体电解质的锂离子电池仍然存在安全问题和寿命不足的问题,而使用不燃的固态电解质的固态电池有望解决这些问题。从原理上讲,不燃的固体电解质可以从根本上防... 锂离子电池是便携式电子产品、电动汽车和智能电网的理想电源。目前使用有机液体电解质的锂离子电池仍然存在安全问题和寿命不足的问题,而使用不燃的固态电解质的固态电池有望解决这些问题。从原理上讲,不燃的固体电解质可以从根本上防止电池的燃烧和爆炸,并且只允许锂离子在固体电解质中传输,可以减少副反应的发生。近年来,随着几种高离子电导率的固态电解质的出现,锂离子在固态电解质中的传输不再是瓶颈。然而,固态电池中各种固态成分具有不同的化学/物理/力学性能,因此在固态电池中存在多种类型的界面,包括松散的物理接触、晶界、化学和电化学反应界面等,这些都可能增加界面离子传输阻力。而正极材料与电解质之间的界面反应尤其复杂,深入理解这些复杂的正极侧界面及其反应特点是实现实用高比能固态电池的必要条件。因此,本文主要回顾了近年来在探索和理解正极/电解质界面上的工作,总结了固态电池中典型的正极侧界面类型及其各自独特的反应特征。 展开更多
关键词 固态电池 正极/电解质界面 化学稳定性 电化学稳定性 界面改性
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锂离子电池固态电解质界面膜(SEI)的研究进展 被引量:21
15
作者 梁大宇 包婷婷 +1 位作者 高田慧 张健 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2018年第3期418-423,共6页
固态电解质界面膜(SEI)是指锂离子电池在首次充电过程中由于电解液被氧化还原分解并沉积在电极材料表面形成的界面膜。具有离子导通、电子绝缘特性的SEI膜是锂离子电池能够长期稳定工作的保障条件,对其容量、倍率、循环、安全性能等都... 固态电解质界面膜(SEI)是指锂离子电池在首次充电过程中由于电解液被氧化还原分解并沉积在电极材料表面形成的界面膜。具有离子导通、电子绝缘特性的SEI膜是锂离子电池能够长期稳定工作的保障条件,对其容量、倍率、循环、安全性能等都有至关重要的影响。然而由于SEI膜的形成过程非常复杂且表征测试的难度极大,当前对SEI膜的特性认识仍然停留在实验观察和模型猜想的阶段,需要对SEI膜的定量分析和可控优化进行进一步的探究。本文综述了SEI膜的形成过程机理、影响因素、研究思路及其现状,并对未来潜在的研究方向展望如下:研究新型正极材料表面SEI膜的形成机理以及作用;探索功能电解液的配方优化,研究新型溶剂、锂盐或添加剂的成膜机理及作用;采用原位分析或理论计算的方法深入研究SEI膜的化学组成和形貌结构;探索有效的人工SEI膜构建方法并实现SEI膜结构的可控优化。 展开更多
关键词 锂离子电池 固态电解质界面 成膜机理 电解
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聚合物固态电解质-锂负极界面的研究进展 被引量:5
16
作者 黄俊俏 沈之川 +2 位作者 钟嘉炜 谢文浩 施志聪 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期62-77,共16页
固态锂电池是新能源领域最有希望的下一代高能量密度电池体系之一。本文以聚合物固态电解质-锂负极界面的构型特征和形成机理为基础,系统讨论界面接触性、界面化学和电化学反应、锂负极枝晶生长等问题对二者之间的界面稳定性与兼容性的... 固态锂电池是新能源领域最有希望的下一代高能量密度电池体系之一。本文以聚合物固态电解质-锂负极界面的构型特征和形成机理为基础,系统讨论界面接触性、界面化学和电化学反应、锂负极枝晶生长等问题对二者之间的界面稳定性与兼容性的影响。基于此,本文重点阐述了掺杂改性、结构设计等手段在三种聚合物基体与锂负极之间的界面的应用。此外,本文还综述了常见界面表征手段及其在聚合物固态电解质-锂负极界面的应用情况。最后,基于设计和构筑稳定的聚合物固态电解质-锂负极界面的相关策略,本文对掺杂、核层设计等界面优化手段的发展前景进行分析与展望。 展开更多
关键词 固态锂电池 聚合物固态电解质 锂负极 固-固界面 界面修饰 界面表征
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人造固态电解质界面在锂金属负极保护中的应用研究 被引量:4
17
作者 齐新 王晨 +3 位作者 南文争 洪起虎 彭思侃 燕绍九 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期50-61,共12页
锂金属具有最低的氧化还原电位(-3.04V vs标准氢电极)和极高的比容量(3860mAh·g^-1),是理想的锂二次电池负极材料.然而电化学循环过程中,由于锂的不均匀成核生长,其表面产生锂枝晶,锂枝晶持续生长会刺穿隔膜,造成电池短路甚至引发... 锂金属具有最低的氧化还原电位(-3.04V vs标准氢电极)和极高的比容量(3860mAh·g^-1),是理想的锂二次电池负极材料.然而电化学循环过程中,由于锂的不均匀成核生长,其表面产生锂枝晶,锂枝晶持续生长会刺穿隔膜,造成电池短路甚至引发火灾.因此需要对锂金属负极进行保护,抑制负面问题,发挥高性能.人造固态电解质界面技术是一种有效的锂金属负极保护策略,本质是预先在锂金属表面涂覆上保护层,保护层具有较高的离子传导性和电化学稳定性、较好的阻隔性和机械强度,可得到高效率、长寿命和无枝晶的锂金属负极.本文将近年来人造固态电解质界面在锂金属负极保护中的研究进展进行综述,对其制备方法、结构特点、锂金属负极循环性能、全电池电化学性能等方面作了详细介绍,分析当前存在问题并指出锂金属负极研究不仅需要加深机理研究还得与实际应用相结合. 展开更多
关键词 负极保护 锂二次电池 锂金属电池 锂枝晶抑制 人造固态电解质界面
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面向高性能锂-硫二次电池应用的非对称电极-电解质界面
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作者 丑佳 王雅慧 +2 位作者 王文鹏 辛森 郭玉国 《电化学(中英文)》 CAS 北大核心 2023年第9期1-11,共11页
锂-硫电池具有高的理论电芯比能量和低成本,是极具应用前景的下一代电化学储能技术,已被广泛研究。实用化锂-硫电池技术目前面临的挑战主要包括正极侧电活性硫物种在充放电过程中的不可逆损失,负极侧枝晶形核生长,以及因活性硫迁移至负... 锂-硫电池具有高的理论电芯比能量和低成本,是极具应用前景的下一代电化学储能技术,已被广泛研究。实用化锂-硫电池技术目前面临的挑战主要包括正极侧电活性硫物种在充放电过程中的不可逆损失,负极侧枝晶形核生长,以及因活性硫迁移至负极而导致的界面副反应,上述问题会导致电池工况条件下性能迅速衰退,引发电池失效和安全问题。本工作中,我们提出通过设计非对称的电极-电解质界面稳定锂-硫电池正负极电化学,协同促进电极/电解质体相和界面电荷输运,从而延长电池循环寿命,显著提升电化学性能。本文所讨论的策略有望指导电池界面理性设计,助力实现高性能的锂-硫电池。 展开更多
关键词 锂-硫电池 锂金属负极 硫正极 电极-电解质界面
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固态锂电池中金属锂负极与固体电解质界面的关键挑战 被引量:2
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作者 胡晨晨 罗巍 《分析科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期771-774,共4页
随着新能源汽车的快速发展,车用锂电池的安全性能备受关注。不同于传统锂离子电池采用可燃有机液体电解液,固态锂电池采用无机类固体电解质,具有不可燃、不漏液、高安全、长寿命等一系列优点。此外,固体电解质可兼容高容量金属锂负极,... 随着新能源汽车的快速发展,车用锂电池的安全性能备受关注。不同于传统锂离子电池采用可燃有机液体电解液,固态锂电池采用无机类固体电解质,具有不可燃、不漏液、高安全、长寿命等一系列优点。此外,固体电解质可兼容高容量金属锂负极,进而实现高能量密度(>300 Wh/kg)。然而,由于固体电解质缺乏流动性,其与金属锂负极的界面问题已经成为制约固态锂电池发展的瓶颈。本文简要讨论了金属锂负极与固体电解质界面所存在的几项关键挑战:(1)界面润湿;(2)枝晶生长;(3)金属锂的利用率等问题,并介绍了针对这几项关键问题的近期研究进展。 展开更多
关键词 固态锂电池 金属锂负极 固体电解质 界面 枝晶
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全固态钠离子电池硫系化合物电解质 被引量:9
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作者 陈光海 白莹 +2 位作者 高永晟 吴锋 吴川 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2020年第5期44-62,共19页
全固态钠离子电池具有资源丰富、安全性高等优势,作为未来大规模储能的重要选择而成为近年来先进二次电池前沿研究热点。钠离子硫系化合物电解质室温离子电导率高、弹性模量高、容易冷压成型,能增强电极/电解质界面接触、减小界面阻抗... 全固态钠离子电池具有资源丰富、安全性高等优势,作为未来大规模储能的重要选择而成为近年来先进二次电池前沿研究热点。钠离子硫系化合物电解质室温离子电导率高、弹性模量高、容易冷压成型,能增强电极/电解质界面接触、减小界面阻抗、缓冲电极材料在充放电过程中的应力/应变,是全固态钠离子电池的研究重点。本文对钠离子硫系化合物固态电解质的结构及性质进行了总结,讨论了硫系化合物电解质的本征特性、与电极的界面稳定性,并介绍了硫系化合物全固态钠离子电池的研究现状,最后分析了硫系化合物电解质面临的挑战及今后的发展方向。 展开更多
关键词 固态钠离子电池 硫系化合物电解质 电导率 化学稳定性 界面
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