物理所等提出高能量密度锂电池新策略

2021/6/9 10:02:49 24379: 来源：物理研究所

摘要：高能量密度是储能器件未来的重要发展方向，锂离子电池作为性能优异的储能器件在过去几十年被广泛使用。

　　【仪表网仪表研发】高能量密度是储能器件未来的重要发展方向，锂离子电池作为性能优异的储能器件在过去几十年被广泛使用。然而，目前传统锂离子电池正极材料的能量密度已经逼近理论值，如何进一步提升能量密度成为研究热点。

　　全固态金属锂电池作为下一代高能量密度主流技术方案受到广泛关注。理论上电池器件的能量密度在材料层面由其理论能量密度决定，但是在电极层面由于需要引入大量非活性成分(电解质，导电添加剂和粘合剂)用于保障电极材料离子和电子输运能力从而使得电极材料层面的能量密度通常小于材料理论能量密度，在全固态电极中二者差距进一步扩大。因此，如何在电极层面上充分发挥材料的理论能量密度是重要的研究方向。

　　中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心清洁能源实验室E01组博士生李美莹在中国工程院院士、物理所研究员陈立泉和特聘研究员索鎏敏指导下与美国麻省理工大学教授李巨合作，提出采用全电化学活性电极构建全固态电池的新思路。通过采用高电子-离子混合导电活性物质作为正极实现100%全活性物质全固态电极，与金属锂负极搭配，构建出高能量密度全活性物质全固态电池，在该类新型全固体金属锂电池中材料层面的能量密度可以在电极层面得到100%发挥。

　　全电化学活性全固态电池概念最先在一系列具有电化学活性的高离子-电子过渡金属硫化物材料中实现，并通过与高容量硫正极复合，在电极层面上实现了770Wh/kg和1900Wh/L的能量密度(商用钴酸锂电极层面上的能量密度为480 Wh/kg和1600Wh/L)。预计未来随着更多新型全活性固态电极发现，有望进一步提升全固态电池能量密度，从而实现高能量密度高安全的全固态锂电池。

　　相关研究成果以Dense all-electrochem-active electrodes for all-solid-state lithium batteries为题，发表在Advanced Materials上。研究工作得到怀柔清洁能源材料测试诊断与研发平台的支持。