全固态锂电池的现状及改进策略

作者: 时间:2023-03-07 点击数:

随着城市化和工业化的快速发展,发达国家和发展中国家都承担着实现碳达峰和碳中和的义务。可充电电池的创新是电动汽车等可再生能源技术发展的支柱,是建设清洁能源新社会、实现双碳目标的重要支撑。近年来,随着人们对高效、安全储能技术的需求不断增长,全固态锂电池受到了广泛关注。然而,关键问题仍然没有解决,阻碍了全固态锂电池的全面商业化。以往的讨论大多集中在如何从理论角度实现高能量密度。作者通过对不同种类的高能量密度全固态锂电池的实际案例进行分析,了解目前的现状,包括全固态锂离子电池、全固态锂金属电池和全固态锂硫电池。提出了一种通用的计算方法来直观地比较上述电池系统,并讨论和解释了全固态锂电池的关键参数和现状。针对全固态锂电池在功率密度和倍率性能等方面面临的挑战,提出了未来可能的发展方向。包括制备不同种类的固体电解质薄膜以降低电池中非活性物质的比例;讨论了潜在的高容量候选阳极和高电压和/或高容量的阴极;还介绍了界面和界面相的起源,并讨论了如何建立稳定的电极/固体电解质界面。此外,还介绍了高通量计算和机器学习在加速材料筛选和开发方面的贡献。最后,对未来的发展进行了展望。

该综述发表在Accounts of Materials Research上,题目为"Current Status and Enhancement Strategies for All-Solid-State Lithium Batteries"DOI 10.1021/accountsmr. 2c00229第一作者为郑州大学博士研究生桑君武,通讯作者为清华大学深圳研究院贺艳兵副教授和郑州大学周震教授。该工作受到国家自然科学基金的资助。


第一作者及通讯作者简介

第一作者 桑君武 博士研究生

本科毕业于合肥工业大学,硕士毕业于郑州大学。2021年起在郑州大学攻读博士学位。以第一作者在Adv. Funct. Mater.Energy Environ. Mater. 等期刊发表论文4篇。主要研究领域为全固态锂电池及先进表征技术


通讯作者 贺艳兵 清华大学深圳研究院副教授,博士生导师

清华大学深圳国际研究生院终身副教授,教育部某学者奖励计划青年学者。中国材料与试验团体标准委员会电池及其相关材料领域委员会委员,深圳市低碳城市研究会副会长,Chinese Chemical Letters青年编委,深圳市电源技术学会专家委员会委员。

迄今共发表SCI论文180余篇,SCI他引6600余次,14篇入选ESI高被引论文,H因子47;近五年在Nature Commun.Adv. Mater.Angew. Chem. Int. Ed.Environ. Sci.)等SCI期刊发表论文120篇;获授权发明专利30项,实审发明专利25项,PCT专利2项;获教育部某学者奖励计划青年学者、国家技术发明二等奖(排名第五,2017)等,入选2015年广东省特支计划科技创新青年拔尖人才。目前主持包括国家自然科学基金面上项目、广东省科技计划项目、深圳市基础研究布局项目和横向项目,参与研究包括重大科学研究计划项目(973项目)。


通讯作者 周震 郑州大学特聘教授、博士生导师

郑州大学化工学院院长、中国化学会高级会员、英国皇家化学会会士(FRSC)、中国电子学会化学与物理电源技术分会第八届委员会委员、中国化学会理论化学专业委员会委员等。现担任J. Mater. Chem. AMater. Adv.Green Energy Environ.副主编、Interdiscip. Mater.学术编辑、J. Power. Sources机器学习专刊客座编辑、Batteries & Supercaps和《电化学》等七本期刊编委。

承担国家基金委重点、国家重点研发项目课题、区域创新发展联合基金重点项目、863计划等。任国家自然科学基金委员会、香港研究资助局和波兰国家科学中心等项目评审专家。在Chem. Soc. Rev.Prog. Mater. Sci.J. Am. Chem. Soc.Angew. Chem. Int. Ed.Adv. Mater等期刊发表SCI论文300余篇,论文他引30000余次,H指数101,授权发明专利授权7项。获天津市自然科学二等奖(排名第一)


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