目前,高能量密度锂离子电池的研究已经从起步阶段转向实质性发展。研究的领域主要集中在电池的正极材料,负极材料上。在正极方面主要研究富锂正极材料,高镍正极材料和硫正极材料。在负极方面研究主要集中在锡负极,硅负极和锂金属负极上。
目前也有不少团队致力于固态电解质的研究,主要是为了解决液态的电解液易燃问题所带来的安全隐患。此外在锂金属负极的研究中,引入并使用固态电解质可以抑制锂枝晶的生长。
本文结合部分世界顶尖锂电池研究团队做简单介绍,并对该行业的热点研究方向进行阐述。
JohnB.Goodenough
Goodenough教授于1952年在芝加哥大学取得博士学位。目前为美国德州大学奥斯汀分校机械工程系教授。Goodenough教授是著名的固体物理学家,美国国家科学院院士,工程院院士,英国皇家化学学会外籍院士。他也是钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂等锂离子电池正极材料的发明人,也是锂离子电池科学基础的奠基人之一,被业界称为“锂电之父”。Goodenough教授已发表期刊论文700逾篇,发表论文累计引用46500余次。
近年来,Goodenough教授继续在所深爱的锂离子电池,钠离子电池领域展开深入的研究。同时也将自己的研究领域拓展到锂离子电池的固态电解质研究中。近日Goodenough教授又在JournalofAmericanChemistrySociety上发表了固态电解质的研究论文(10.1021/jacs.8b03106)。
Goodenough教授认为石榴石型的固态电解质在室温下具有很高的电导率,是适合锂金属电池使用的固态电解质的理想材料。该项研究利用了一种新策略改善石榴石LLTO(Li7La3Zr2O12)的界面,从而显著降低了锂金属与石榴石界面的阻抗,抑制了枝晶的形成。因此降低了组装的Li/Garnet/LiFePO4和Li-S全固态电池的过电势,提高了库伦效率以及循环稳定性,具有广泛的应用前景。通过使用固态电解质,锂金属电池和锂硫电池的枝晶问题将得到解决,使用高比容量的锂金属作为负极将会在未来有长足的发展和应用。