中國粉體網(wǎng)訊 全固態(tài)鋰電池憑借其優(yōu)越的高能量密度和高安全性，被廣泛認(rèn)為是突破傳統(tǒng)鋰電池能量密度和安全性瓶頸的關(guān)鍵技術(shù)。然而，全固態(tài)電池的核心材料——固態(tài)電解質(zhì)的性能突破，仍是實(shí)現(xiàn)該技術(shù)商業(yè)化的關(guān)鍵瓶頸。
為此，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所張俊平研究員、楊燕飛副研究員團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一系列具有高室溫離子電導(dǎo)率的硅基復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，揭示了材料微觀結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)特性對(duì)離子傳遞性能的影響機(jī)制。系統(tǒng)研究了不同微觀結(jié)構(gòu)黏土礦物（蒙脫石、凹凸棒石、硅藻土等）對(duì)PEO復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)室溫離子電導(dǎo)率的影響規(guī)律。結(jié)果表明，蒙脫石（MMT）可明顯提高PEO復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的室溫離子電導(dǎo)率，但其離子電導(dǎo)率仍然較低。基于MMT獨(dú)特的納米片層結(jié)構(gòu)，將LiTFIS和丁二腈分子插層到MMT納米片的層間空間中，制得了一種高離子導(dǎo)體。在此基礎(chǔ)上，楊燕飛團(tuán)隊(duì)借鑒神經(jīng)元結(jié)構(gòu)及其對(duì)信號(hào)高效傳輸、處理和存儲(chǔ)的功能，開發(fā)出了具有類似神經(jīng)元結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅納米線@蒙脫石超疏水納米填料，構(gòu)建了適用于寬溫域鋰金屬電池的PEO基復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)。以基于Li/LiFePO4 或 Li/NCM811鋰金屬電池，在50℃至0℃的范圍內(nèi)展現(xiàn)了優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
2024年4月21日，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所張俊平研究員、楊燕飛副研究員團(tuán)隊(duì)在Angew. Chem. Int. Ed.期刊發(fā)表題為“Neuron‐Like Silicone Nanofilaments@Montmorillonite Nanofillers of PEO‐Based Solid‐State Electrolytes for Lithium Metal Batteries with Wide Operation Temperature”的研究論文。
該研究報(bào)道了通過可持續(xù)和具有成本效益的方法設(shè)計(jì)和制備了仿生神經(jīng)元樣納米填料用于聚環(huán)氧乙烷（PEO）基復(fù)合固體電解質(zhì)（CSEs）的情況。這種納米填料是通過三氯甲基硅烷（TCMS）在甲苯中的水解縮合作用，將有機(jī)硅納米絲（SNFs）可控地接枝到蒙脫石（MMT）納米片上制備的。甲苯中的水濃度（x，ppm）決定了納米填料（SNFs@MMTx）的納米結(jié)構(gòu)。SNFs@MMT120納米填料可以在室溫（30℃）下在PEO基CSEs中形成無數(shù)不同方向的長(zhǎng)距離連續(xù)通道，從而實(shí)現(xiàn)快速、均勻的Li+傳輸，即高離子電導(dǎo)率（4.9×10-4S·cm-1）和Li+轉(zhuǎn)移數(shù)（tLi+，0.63）。
針對(duì)固態(tài)電池相關(guān)的技術(shù)、材料、市場(chǎng)及產(chǎn)業(yè)等方面的問題，中國粉體網(wǎng)將于2025年3月18-19日在安徽·蚌埠舉辦2025全固態(tài)電池技術(shù)交流大會(huì)暨第一屆干法電極技術(shù)研討會(huì)。為致力于固態(tài)電池技術(shù)開發(fā)的企業(yè)，科研院校，以及新能源汽車、儲(chǔ)能、消費(fèi)電子等終端企業(yè)提供信息交流的平臺(tái)，開展產(chǎn)、學(xué)、研合作，助推固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。屆時(shí)，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所副研究員楊燕飛將作題為《硅基復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的構(gòu)筑及性能研究》的報(bào)告。
專家簡(jiǎn)介：
楊燕飛，男，理學(xué)博士，副研究員/碩導(dǎo)，中共黨員。主要從事硅酸鹽黏土礦物和有機(jī)硅的超親電解液鋰電池隔膜和固態(tài)電解質(zhì)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。目前，以第一/通訊作者在Angew Chem Int Ed、Adv Energy Mater、Nano Lett、Energy Storage Mater、 Small等期刊發(fā)表論文20余篇，其中封面文章3篇；申請(qǐng)國家發(fā)明專利15件，授權(quán)9件。入選了中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)（2024）、甘肅省隴原青年英才（2024）、中國科學(xué)院蘭州化物所“基礎(chǔ)研究特區(qū)”人才（2024）。主持了國家自然科學(xué)基金-青年基金、甘肅省重點(diǎn)研發(fā)、甘肅省自然科學(xué)基金、KGJ重大專項(xiàng)、蘭州市人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等項(xiàng)目。
參考來源：
中國科學(xué)院蘭州化物所張俊平團(tuán)隊(duì)Angew：仿生！類神經(jīng)元結(jié)構(gòu)有機(jī)硅納米線@蒙脫石納米填料助力鋰離子的快速傳輸.能源學(xué)人
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/蘇簡(jiǎn)）
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