“天目湖物理科学讲坛”暨“长三角物理研究中心国际学术交流论坛”系列讲座之六

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报告题目

锂硫电池中的科学问题：电极、电解液和界面

报告人

庞全全

                                                               北京大学 助理教授、特聘研究员、博士生导师

 

报告时间

2020年10月29日（星期四）（上午10点）

报告地点

中科院物理所长三角研究中心 三楼会议室

报告摘要

  

发展低成本、高能量密度的电化学储能装置对于解决清洁能源的生产不连续性、分布不均匀性，推动移动电子设备、电动汽车的发展有着重要作用。锂金属电池技术，尤其是锂硫电池，被认为是最有潜力的下一代电池技术之一，但是也面临着诸多挑战，例如多硫化物穿梭，电解液用量过多，锂金属枝晶等问题。

   第一部分将首先介绍锂硫电池正极中载硫材料的设计。多硫化物的穿梭效应导致硫利用率低，容量衰减严重。报告着重介绍具有高导电性的金属氧化物、硫化物、硼化物等材料，如何依靠界面的调控来实现多硫化物的高效化学吸附和氧化还原转化。另外将介绍如何利用材料结构改进和粘结剂的设计实现厚电极的制备和性能提升。

   第二部分将介绍锂硫电池的新型电解液的设计,以用来达到在低电极液用量情况下的稳定循环。降低电解液的用量是提高锂硫电池能量密度所必须攻克的难题，而当前锂硫电池的电解液用量（>10 µL/mg）远高于当前产业化的锂离子电池。这来源于两个原因：一是传统电解液中的锂硫电池基于一种固相-液相-固相转变途径的溶解-再析出过程，依赖多硫化物大部分甚至全部溶解；二是循环过程中锂金属负极生长的枝晶与电解液发生副反应导致电解液分解消耗。报告将介绍通过调节双醚类电解液的微观结构同时来改善这两个问题。通过降低溶剂活性、构造3D网状的电解液结构，不仅实现了多硫化物的微溶及准固态反应途径，从源头上减少电极液的理论需用量，而且通过改变SEI成分、提高Li+传导数，有效地抑制锂枝晶生长及其电解液溶剂的副反应，从而避免长循环中的电解液消耗。

    第三部分将介绍一种锂金属负极的原位保护策略。锂金属负极也面临着枝晶生长和电解液分解所带来的安全性、稳定性的挑战。报告将介绍一种较为普适的策略，通过设计电解液添加剂，在已封装的电池内部，在锂金属表面还原而原位生成具有特定性质的保护层。将以固体离子导体Li3PS4为例，介绍此种方法在提高锂金属稳定性上的优越性。

报告人简介

 

庞全全，助理教授、特聘研究员，2020年6月至今在北京大学工学院能源与资源工程系任教。2012年获华中科技大学材料科学与工程专业学士学位, 2014年和2017年于加拿大滑铁卢大学化学系分别获得硕士和博士学位，研究方向为锂硫电池和锂金属电池的电极、电解液研究。曾在麻省理工学院材料与科学工程系从事博士后研究，方向为多价态离子电池。近几年在Nature Energy，Joule, PNAS, Advanced Materials, Nature Communications, Angewandte Chemie等化学及能源期刊共发表学术论文20余篇。

 

 

主办单位：天目湖先进储能技术研究院；

       中科院物理所长三角研究中心；

                           邀 请 人：吴凡(fwu@iphy.ac.cn)