北理工課題組在鋰硫軟包電池領域發(fā)表綜述文章
發(fā)布日期：2022-05-16 供稿：前沿交叉科學研究院
編輯：朱倩云 審核：唐水源 閱讀次數(shù)：
近日，北京理工大學前沿交叉科學研究院黃佳琦課題組在國際材料領域頂級期刊《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展與前沿問題。本文的通訊作者為北京理工大學前沿交叉科學研究院李博權助理教授和黃佳琦教授，第一作者為北京理工大學材料學院/前沿交叉科學研究院博士研究生陳子賢。
鋰硫（Li?S）電池具有高達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，則需要關注鋰硫電池在實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型，關鍵設計參數(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，強調(diào)了軟包電池構型對實現(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。
本文進一步對鋰硫軟包電池研究領域進行文獻學分析，并匯總了文獻報導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鍵挑戰(zhàn)。
圖3. 鋰硫軟包電池發(fā)展時間線。
本文對鋰硫軟包電池的發(fā)展脈絡進行了梳理，并從失效分析，正極構筑，電解液設計，和負極保護四個方面對鋰硫軟包電池的研究進展進行了概述。文章指出，要實現(xiàn)實用化鋰硫軟包電池，需要加強對高比能鋰硫軟包電池失效機制的理解，并綜合考慮多種提升策略，實現(xiàn)性能提升效果的最大化。最后文章從強調(diào)了軟包尺度評估提升策略的重要性，并在工作和失效機制基礎理解，實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)和機遇進行了展望。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202201555
附作者簡介：
李博權，2016年本科畢業(yè)于清華大學化學系，2020年博士畢業(yè)于清華大學化學工程系，同年加入北京理工大學前沿交叉科學研究院擔任預聘助理教授/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機制、材料構筑與器件應用等方面的研究。相關研究成果發(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6項中國發(fā)明專利。主持國家自然科學基金等項目，入選2021年科睿唯安高被引科學家。
黃佳琦，北京理工大學前沿交叉科學研究院教授，博士生導師，九三學社社員。主要開展能源界面化學研究。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。擔任中國顆粒學會青年理事會理事，J. Energy Chem.、InfoMat編委，Chin. Chem. Lett.、Green Energy Environ.、Energy Mater. Adv.青年編委。曾獲評2016年中國化工學會侯德榜化工科技青年獎，2018年中國顆粒學會青年顆粒學獎等；2018-2021年連續(xù)入選科睿唯安全球高被引科學家。
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