锂离子电池自愈聚合物材料研究进展
2021-08-26柳泽林付祥南陈荷莲刘学清刘继延杨克聪郭庆中刘志宏
化学与生物工程 2021年8期
关键词:机制
柳泽林,付祥南,陈荷莲,刘学清,刘继延,杨克聪,郭庆中,刘志宏*
(1.江汉大学化学与环境工程学院 光电化学材料与器件教育部重点实验室,湖北 武汉 430056;2.武汉工程大学材料科学与工程学院 等离子化学与新材料湖北省重点实验室,湖北 武汉 430205)
为了早日实现“碳达峰”和“碳中和”目标,近年来我国大力支持新能源汽车产业的发展以及智能电网、可再生能源储能电站的建设,从而带动了我国锂离子电池研究和产业的高水平高质量发展。对于这些大型储能需求而言,锂离子电池存在着能量密度不够高、使用寿命短、安全性欠佳等瓶颈问题,且长时间使用会因为反复的充放电而出现严重的材料及界面损伤,尤其是正在研发的高能量密度电池(如锂金属负极电池、硅(亚硅或硅碳)负极离子电池、固态锂电池、锂硫电池等)。锂金属负极电池在充放电循环过程中,锂枝晶的生长造成低库仑效率,致使电池性能降低、使用寿命缩短,更为严重的是生长失控的锂枝晶会导致电池内部短路,发生自燃、爆炸等安全问题;硅(亚硅或硅碳)负极离子电池由于锂离子脱嵌过程中过度的体积膨胀收缩效应,长期反复充放电后导致硅基电极发生细微裂痕,甚至脱离集流体,导致循环性能骤降[1];固态锂电池的电极/电解质的固/固界面在长期反复充放电过程中,也会发生界面损伤从而导致界面接触差、锂离子电导率低,最终影响电池性能。所以,设计合成具有自愈性能的聚合物材料不仅可以修复损伤界面,还可以预防和抑制锂枝晶的生长、减少锂枝晶生长所带来的危害、提高电池安全性、延长电池使用寿命,促进下一代高能量密度锂离子电池的研究和开发。……
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