首页 >> 信息科学部 >> 资助成果

信息科学部

    我国学者研制出超低温下工作的高比能全固态锂电池

    日期 2020-04-13   来源:信息科学部   作者:孙玲 张丽佳 潘庆  【 】   【打印】   【关闭

    图. 太阳能光热全固态锂空气电池的结构示意图(左)和模拟太阳光辐照下的基于等离激元空气极的全固态锂-空气电池表面光诱导热分布(右)

      在国家自然科学基金项目(批准号:61921005)等资助下,南京大学宋虎成副研究员和徐骏教授、何平教授与周豪慎教授团队合作,提出用太阳能光热电池(Solar Photothermal Battery, SPTB)技术来解决全固态锂电池在低温下的电荷传输和存储问题。研究成果以“太阳能驱动的全固态锂空气电池在超低温下运行(Solar-driven all-solid-state lithium–air batteries operating at extreme low temperatures)”为题,于2020年3月2日发表在《能源与环境科学》(Energy & Environmental Science)上。论文链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/ee/c9ee04039k。

      动力电池是新能源汽车不可或缺的组件。近年来,由于短路造成的起火、燃烧等安全问题一直是新能源汽车发展道路上的“绊脚石”。相比于传统的基于液态电解质的锂离子电池,全固态金属锂电池具有高比能、安全、宽操作温度及电化学窗口等优势,是解决动力电池安全问题的有效途径之一。然而,固态电解质、电解质界面及电极材料中离子传输低,使得全固态锂电池难以在零摄氏度以下有效工作,这成为其推广应用的瓶颈。

      针对这一挑战,科研团队在前期太阳能光热转换和全固态锂离子电池研究的基础上,提出采用SPTB技术实现在超低温下高效工作的全固态锂-空气电池的方法。设计了具有等离激元效应的空气正极来高效俘获太阳光,并将其转换成热来提高电池在超低温下的电荷传输和存储效能。测试结果表明,在光辐照过程中,光诱导的热有效提高了电荷在电解质/电极材料中的传输及存储,即使在超低温(-73oC)下,电池的阻抗比原有技术降低了两个数量级。同时,该电池在-73oC下能释放~3600 mAh g-1的容量,并在室温和-73oC下均表现出优异的循环性能。

      项目工作为研制宽温度范围的高密度固态电池提供了新的技术路径,为动力电池的发展开辟了新思路。