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林展教授课题组在高能量密度锂离子电池研究领域取得重要进展

字体: 2018年11月30日 浏览量:来源:轻工化工学院 编辑:朱小翠

近日,我校轻工化工学院林展教授课题组在高能量密度锂离子电池研究领域取得重要进展,题为“Interweaving 3D network binder for high-areal-capacity Si anode through combined hard and soft polymers”的研究成果发表在国际能源材料领域的权威期刊Adv.Energy Mater.(IF=21.875,一区Top期刊)。

本网讯  近日,我校轻工化工学院林展教授课题组在高能量密度锂离子电池研究领域取得重要进展,题为“Interweaving 3D network binder for high-areal-capacity Si anode through combined hard and soft polymers”的研究成果发表在国际能源材料领域的权威期刊Adv.Energy Mater.(IF=21.875,一区Top期刊)。该论文在复合粘结剂设计上首次提出了“软硬弹塑性策略”,开辟了硅基负极用复合粘结剂设计的新思路,解决高面容量硅电极的循环寿命问题,实现了锂离子电池300Wh/kg能量密度的目标。林展教授为论文第一通讯作者,刘铁峰博士为论文第一作者,我校为论文第一通讯单位;论文的合作单位为澳洲格里菲斯大学、澳洲昆士兰科技大学以及美国阿贡国家实验室。

 

高能量密度锂离子电池是我国为支持新能源汽车的发展而部署的关键研究领域。在国务院编制的《中国制造2025》规划细则中,明确提出了在2020年前,锂离子电池比能量密度需达到300 Wh/kg。硅作为一种高比容量的负极材料(4200 mAh/g),与传统的正极材料相匹配,可以实现300 Wh/kg目标。然而,循环中硅材料大幅度的体积变化导致其颗粒粉碎,使得电池寿命难以保持。科研人员通过设计功能化粘结剂能够解决硅电极破碎的问题,稳定硅电极循环性能,但面临的问题是电池的面容量太低(通常小于3 mAh/cm2),难以满足实际应用的需求。基于此,林展教授课题组首次提出了“软硬弹塑性策略”,用于设计高性能复合粘结剂。该复合聚合物(硬质聚糠醇/软质聚乙烯醇)用于硅电极的粘结剂,实现了硅电极的高载量制备,硅电极的面容量可达10 mAh/cm2,是现有锂离子电池面容量的三倍之多,助力锂离子电池比能量密度达到300 Wh/kg。同时,该策略对于其它大体积变化的负极材料,如锡和氧化铁,均有普适性效果。因此,“软硬弹塑性策略”对于下一代高能量密度锂离子电池粘结剂的设计具有重要的指导作用。

此论文接受之日正值广东工业大学60周年校庆之时,近年来在广东省高水平大学建设项目支持下,我校发展取得了长足进步,各个领域佳绩频传。除了以上论文,林展教授课题组还以第一作者或通讯作者身份/广东工业大学为第一单位,发表了论文Nat. Commun.(IF=12.353),Energy Storage Mater.(IF=13.130),J. Mater. Chem. A(IF=9.931),及共同通讯作者/合作单位的Chem. Rev.(IF=52.613)

林展,博士,教授,国家级青年人才,广东工业大学轻工与化工学院百人计划特聘教授,博士生导师,主要从事新能源材料与器件的设计合成及相关基础研究。迄今为止,共发表学术论文70余篇,其中以第一作者及通讯作者身份在影响因子IF>10的杂志上发表论文17篇,包括Chem. Rev. (IF=52.613), Energy Environ. Sci. (IF=30.067), Adv. Energy Mater.(IF=21.875),Nat. Commun. (IF=12.353),Angew. Chem. Int. Ed. (IF=12.102)等期刊,申请美国专利和中国专利各3项,发表2章节著作,研究成果被世界上30多个国家和地区的同行引用>5000次,h-index=32。

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