昆山杜克大学科研人员推动锂电池技术发展

昆山杜克大学化学副教授林欣蓉博士与外校学者合作开展的研究项目推动了固态锂电池技术的发展,有望对可再生能源产生影响。

该研究结果发表于《自然-材料》期刊(Nature Materials),揭示了电池材料的变化提高了电池的安全性和性能,使其更有可能成为化石燃料替代品。

林欣蓉博士介绍:“这项研究在开发下一代能源设备方面迈出了重要一步,将有助于实现安全的高能电池,从而对交通、电力等行业产生影响。”

昆山杜克大学化学副教授林欣蓉博士

林欣蓉博士与复旦大学陈茂教授、麻省理工学院邵阳教授及他们的团队合作开展了这个项目,聚焦改进锂电池。锂电池作为一种能量存储设备,自20世纪90年代技术商业化以来,对我们的生活方式产生了深远的影响,使笔记本电脑、手机、电动汽车等设备的电动化得以发展。

林欣蓉博士解释道:“现在,锂电池的应用主导了电动汽车市场,并正朝着电网规模存储迈进。通过用清洁和可再生电力取代化石燃料来改变能源结构,可以显著减少温室气体排放,为全球应对气候变化做出贡献。”

然而,目前的锂电池尚未能在安全性、性能,包括更高的充电容量、更快的充电速率与使用寿命之间取得平衡。

林欣蓉博士解释道:“目前的商用电池面临着自燃和爆炸等安全问题,因为它们主要使用了易燃易挥发的液体电解质。”

“固态电池已经成为有前途的下一代锂电池技术,可在电池系统层面提供更高的安全性、能量密度和循环寿命。”

固态锂电池使用薄层固态电解质,在电极之间传输锂离子来产生电荷。研究团队使用不同序列的单体设计了自己的固态电解质,这些单体分子可以反应形成更大的聚合物链,进行离子传导。

研究人员随后利用光学、热力学、机械和电化学仪器,分析了这些固态电解质的特性,并采用分子动力学模拟来检查其离子传导性。之后,研究人员根据测试结果,设计了具有更高性能和稳定性的固态电解质原型。

林欣蓉博士解释道:“团队把使用干聚合物电解质的全固态电池的工作温度降低到室温,而目前相关电池只能在 60 至 80 摄氏度下工作。独特的聚合物电解质设计在电极之间创造了更加均匀的离子分布和连续的离子传输途径,大大增强了现有干聚合物电解质的离子传导性,将其提高了一到三个数量级。”

这项研究的主要目的是改进固态电池技术,同时也有望对涉及电解质导电性的其他领域产生影响,包括钠/锌电池、柔性纤维电池、太阳能电池、燃料电池、超级电容器等。

研究团队目前正计划开展进一步研究,进一步改进聚合物结构,制造出更好的固态锂电池。

林欣蓉博士表示:“我们计划在更大的电池配置和规模下实验其性能,并在更严格的条件下进行测试。”

如果您是一名记者,正在寻找有关大学的信息或专家采访故事,我们的团队可以提供帮助。

媒体关系

中国传播

李怡
联系电话: (+86) 0512-3665 7720

邮箱: yi.li@dukekunshan.edu.cn

Add our
WeChat