北理工課題組在鋰硫軟包電池領(lǐng)域發(fā)表綜述文章
發(fā)布日期：2022-05-16 供稿：前沿交叉科學(xué)研究院
編輯：朱倩云 審核：唐水源 閱讀次數(shù)：
近日，北京理工大學(xué)前沿交叉科學(xué)研究院黃佳琦課題組在國際材料領(lǐng)域頂級期刊《Advanced Materials》（影響因子30.849）發(fā)表題為《Towards Practical High-Energy-Density Lithium–Sulfur Pouch Cells: A Review》的綜述文章，文章系統(tǒng)綜述了高比能鋰硫軟包電池的研究進(jìn)展與前沿問題。本文的通訊作者為北京理工大學(xué)前沿交叉科學(xué)研究院李博權(quán)助理教授和黃佳琦教授，第一作者為北京理工大學(xué)材料學(xué)院/前沿交叉科學(xué)研究院博士研究生陳子賢。
鋰硫（Li?S）電池具有高達(dá)2600 Wh kg?1的理論能量密度，是一類重要的高比能二次電池并受到廣泛的關(guān)注。然而要發(fā)揮鋰硫電池的本征高能量密度優(yōu)勢，則需要關(guān)注鋰硫電池在實(shí)用化高比能軟包電池尺度的問題與挑戰(zhàn)。
圖1. 鋰硫軟包電池和紐扣電池的比較。
文章首先通過對比鋰硫軟包電池和紐扣電池的構(gòu)型，關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)，和性能差異（圖1），突出了鋰硫軟包電池和紐扣電池之間的差異，強(qiáng)調(diào)了軟包電池構(gòu)型對實(shí)現(xiàn)高比能鋰硫電池的重要意義。
圖2. 前沿鋰硫軟包電池性能匯總。
本文進(jìn)一步對鋰硫軟包電池研究領(lǐng)域進(jìn)行文獻(xiàn)學(xué)分析，并匯總了文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)的鋰硫軟包電池的首圈能量密度、循環(huán)壽命、以及倍率性能（圖2）。電池性能的橫向比對分析表明現(xiàn)有的鋰硫軟包電池的性能存在明顯“偏科”現(xiàn)象，如何實(shí)現(xiàn)兼具高比能，長循環(huán)，大倍率的鋰硫軟包電池是未來的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
圖3. 鋰硫軟包電池發(fā)展時(shí)間線。
本文對鋰硫軟包電池的發(fā)展脈絡(luò)進(jìn)行了梳理，并從失效分析，正極構(gòu)筑，電解液設(shè)計(jì)，和負(fù)極保護(hù)四個(gè)方面對鋰硫軟包電池的研究進(jìn)展進(jìn)行了概述。文章指出，要實(shí)現(xiàn)實(shí)用化鋰硫軟包電池，需要加強(qiáng)對高比能鋰硫軟包電池失效機(jī)制的理解，并綜合考慮多種提升策略，實(shí)現(xiàn)性能提升效果的最大化。最后文章從強(qiáng)調(diào)了軟包尺度評估提升策略的重要性，并在工作和失效機(jī)制基礎(chǔ)理解，實(shí)際工況下鋰硫軟包電池行為，和高比能鋰硫軟包電池的工程制備三方面存在的挑戰(zhàn)和機(jī)遇進(jìn)行了展望。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202201555
附作者簡介：
李博權(quán)，2016年本科畢業(yè)于清華大學(xué)化學(xué)系，2020年博士畢業(yè)于清華大學(xué)化學(xué)工程系，同年加入北京理工大學(xué)前沿交叉科學(xué)研究院擔(dān)任預(yù)聘助理教授/特別副研究員。主要從事鋰硫電池、金屬鋰電池、金屬空氣電池等高比能二次電池的化學(xué)機(jī)制、材料構(gòu)筑與器件應(yīng)用等方面的研究。相關(guān)研究成果發(fā)表SCI論文90余篇，包括32篇ESI高被引論文，引用7000余次，H因子46，授權(quán)6項(xiàng)中國發(fā)明專利。主持國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目，入選2021年科睿唯安高被引科學(xué)家。
黃佳琦，北京理工大學(xué)前沿交叉科學(xué)研究院教授，博士生導(dǎo)師，九三學(xué)社社員。主要開展能源界面化學(xué)研究。發(fā)表SCI論文200余篇，其中60余篇為ESI高被引論文，H因子89。擔(dān)任中國顆粒學(xué)會(huì)青年理事會(huì)理事，J. Energy Chem.、InfoMat編委，Chin. Chem. Lett.、Green Energy Environ.、Energy Mater. Adv.青年編委。曾獲評2016年中國化工學(xué)會(huì)侯德榜化工科技青年獎(jiǎng)，2018年中國顆粒學(xué)會(huì)青年顆粒學(xué)獎(jiǎng)等；2018-2021年連續(xù)入選科睿唯安全球高被引科學(xué)家。
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