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科学研究

第一百七十三期瓯江学术论坛预告—燕山大学 张利强 研究员

发布时间:2022-05-23    来源:化学与材料工程学院    作者:    点击次    [点击关闭]

报告人张利强

邀请人袁一斐

报告题目原位电镜技术在全固态电池领域的应用

报告时间2022052519:00-21:30

报告地点腾讯会议(会议ID643 583 542

报告人简介

张利强,国家优青,河北省杰青,主要研究方向为应用原位电镜技术研究各类型新能源材料的工作与失效机理。近年来,以第一或通讯作者在Nat. Nanotechnol., Nat. Commun., Materials Today, JACS, Angew. Chem. Int. Edit., Nano. Lett., ACS nano等杂志发表论文70余篇,他引5000余次,并获得授权发明专利17项,省部级奖励1项。

 

报告内容

锂离子二次电池以其高能量密度已在便携式电子设备领域得到了广泛应用,但是依然不能满足电动汽车和电网等大容量储能装置对高能量密度的需求。金属锂具有高比容量(3860 mAh g‒1)和低电化学势(‒3.04 V相对于标准氢电极),是理想的高能量密度负极材料。以金属锂为负极的固态电池被认为是高能量密度、高安全性可充放储能装置未来的发展方向。但研发金属锂电池极具有挑战,虽然历时多年,以金属锂为负极的高能量密度可充放电池仍未实现商业化,其中最主要原因是在循环过程中的不可控锂枝晶(一种树状晶体,其针状突起称为晶须)生长,当锂枝晶生长到一定程度时可穿透固态电解质,使电池短路失效;此外,如果锂枝晶发生缠绕或断裂,就会形成死锂,造成电池容量严重衰减,因此锂枝晶的生长是阻碍金属锂电池应用的最大障碍。诸多研究致力于探索如何抑制锂枝晶的产生,但是以往研究主要停留在宏观尺度,锂枝晶生长的微观机理、力学性能、刺穿固态电解质的机制及抑制其生长的科学依据都不清楚。近期,借助原位透射电子显微技术,我们可以实时、直观地记录锂枝晶生长的微观变化过程,揭示其微观机理及影响因素。在此基础上,结合宏观电池测试技术,揭示锂枝晶刺穿固态电解质的微观机理,建立起一种有效的在微纳尺度上研究锂枝晶的实验和理论方法,最终探索出锂枝晶的抑制策略。相关结果将进一步加深对锂电池中产生锂枝晶的认识,为设计具有高容量长寿命的金属锂电池提供科学依据,拓宽应用领域。