报告题目：硫化物全固态电池失效机理及解决策略

报告嘉宾：崔光磊, 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 研究员

报告时间：2024年7月16日 10:40

报告地点：吉林大学中心校区物理楼333会议室

嘉宾简介

　　崔光磊，研究员，博士生导师，国家新能源汽车专项高比能固态锂电池技术项目首席科学家，国家深海和极地关键技术与装备专项超高比能固态锂电池项目首席科学家、中科院战略性先导性科技专项A类项目深海智能技术副总师、国家级领军人才，科技部中青年科技创新领军人才，国家杰出青年科学基金获得者，国务院特殊津贴专家。曾获得中科院“百人计划”终期评估“优秀”、山东省技术发明一等奖、山东省自然科学一等奖、青岛市自然科学一等奖、青岛市科技进步（颠覆性技术探索类）一等奖等奖项。2005年于中国科学院化学所获得有机化学博士学位，2005年9月至2009年先后在德国马普协会高分子所和固态所从事博士后研究。2009年2月以中科院百人计划研究员到中科院青岛生物能源与过程所工作，现任深海电源系统山东省工程研究中心主任，先进储能技术研究室主任，青岛储能产业技术研究院执行院长、中科丰元高性能锂电池材料研究院执行院长，国际聚合物电解质委员会理事、中国造船工程学会第一届深海装备技术学术委员会委员、国际储能与创新联盟理事、中国硅酸盐学会固态离子学分会理事、中国化学会电化学专业委员会委员、中国化学会有机固体专业委员会委员、中国化学会能源化学专业委员会委员、Macromolecular Chemistry and Physics国际咨询委员会委员、Battery Energy期刊副主编等。近几年主要从事高比能固态电池关键材料和系统研发、深海特种电源开发应用及固态光电转换器件的研究工作。先后在能源材料、化学、器件等方面的国际权威杂志Nat. Energy、Nat. Sustain.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Environ. Energy Science、J. Am. Chem. Soc.等发表文章400多篇，他引30000多次。2022年、2023年被评为科睿唯安“全球高被引科学家”（交叉领域）。

讲座摘要

　　全固态电池因其安全性和能量密度优势是下一代电池发展的大趋势。电导率高、机械性能优的硫化物电解质被广泛用于全固态电池。然而，硫化物电解质与电极的界面相容性差，由此导致的界面（电）化学-机械失效严重阻碍了载流子的跨界面输运，从而限制了硫化物基全固态电池的电化学性能发挥。为获得高性能的硫化物基全固态电池，我们首先探究了电池的失效机理：通过X射线断层成像技术直观分析了电极在脱嵌锂过程中对电解质层施加应力、应变致其失效，同时发现锂在正负极中的不均匀沉积-溶解加速了电池失效；通过原位扫描透射电镜差分相衬成像技术观察到电荷在电极相/电解质相界面的聚集——空间电荷层的存在以及锂离子在电极、电解质颗粒表面的富集。据此提出解决策略：基于“刚柔并济”和“三相渗流”设计理念并结合原位聚合技术，构筑一体化电极/电解质固固界面，解决了电池在循环过程中的机械失效问题；通过一种自组织异质纳米畴的策略，显著提高了电解质相的离子电导率，避免了锂离子在颗粒表面的富集；通过在电极活性材料表面包覆功能层，缓解了空间电荷层效应的同时抑制了电极/电解质界面反应和接触失效；通过创制兼具高电子和离子电导率及零应变的正极材料，构筑了不含导电助剂的均质正极，排除了电极内界面反应。基于上述解决策略及所开发的干法或湿法成膜工艺，制备的硫化物基全固态电池展现出高比能、长寿命、宽温区的优异性能。研究团队解决了硫化物全固态电池叠层工艺的行业痛点及瓶颈问题，打通了硫化物全固态电池大型车载电池制作工艺的最后一道难关，在硫化物软包电池叠片技术上取得关键性突破。目前正在与上下游产业方合作，加速技术的研发和验证过程，力争率先实现硫化物全固态电池批量化生产。

主办单位：

吉林大学物理学院

新型电池物理与技术教育部重点实验室