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讲座信息

“工学讲堂”第二讲 | 锂硫电池电解液设计及锂金属负极保护


报告人:庞全全 特聘研究员(能源与资源工程系)
时间:10月23日(周五)中午12:00
地点:工学院1号楼210会议室(午餐会形式)
主持人:莫凡洋 能源与资源工程系副系主任


报告内容摘要:


发展低成本、高能量密度的电化学储能装置对于解决清洁能源的生产不连续性、分布不均匀性,推动移动电子设备、电动汽车的发展有着重要作用。锂金属电池技术,尤其是锂硫电池,被认为是最有潜力的下一代电池技术之一,但是也面临着诸多挑战。

本报告将首先先容锂硫电池的新型电解液的设计,以用来达到在低电极液用量情况下的稳定循环。降低电解液的用量是提高锂硫电池能量密度、取代传统锂离子电池所必须攻克的难题。而当前锂硫电池的电解液用量(>10 μL/mg)远高于当前产业化的锂离子电池。这来源于两个原因:一是传统电解液中的锂硫电池基于一种固相-液相-固相转变途径的溶解-再析出过程,依赖多硫化物大部分甚至全部溶解;二是循环过程中锂金属负极生长的枝晶与电解液发生副反应导致电解液分解消耗。本次报告内容中,将先容通过调节双醚类电解液的微观结构同时来改善这两个问题 (Nature Energy, 2018, 3, 783)。通过降低溶剂活性、构造3D网状的电解液结构,即实现了微量溶解多硫化物及带来的向准固态反应途径的转变,从源头上减少电极液的理论需用量,二是通过改变SEI成分、提高Li+传导数,有效地抑制锂枝晶生长及其电解液溶剂的副反应,从而避免长循环中的电解液消耗。而另外锂金属负极也面临着枝晶生长和电解液分解所带来的安全性、稳定性的挑战。报告中也将先容一种较为普适的策略,通过设计电解液添加剂,在已封装的电池内部,在锂金属表面还原而原位生成具有特定性质的保护层 (Joule, 1, 871-886)。报告将以固体离子导体Li3PS4为例,先容此种方法在提高锂金属稳定性上的优越性。

 

报告人简历:


庞全全,助理教授、特聘研究员,2020年6月至今在vnsc威尼斯城官方网站能源与资源工程系任教。博士于2012年获华中科技大学大学材料科学与工程专业学士学位,2014年和2017年于加拿大滑铁卢大学化学系分别获得硕士和博士学位,研究方向为锂硫电池和锂金属电池的电极、电解液研究。曾在麻省理工学院材料与科学工程系从事博士后研究,方向为多价态离子电池。近几年在Nature Energy,Joule, PNAS, Advanced Materials, Nature Communications, Angewandte Chemie等化学及能源期刊共发表学术论文20余篇。

 

午餐会形式,欢迎全院老师及能源系研究生参加交流与讨论

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