郭向欣教授：實用化氧化物固體電解質與固態鋰電池研究進展

2020-12-01
來源：中國粉體網

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[導讀] 第二屆高能比固態電池關鍵材料技術大會，3月11-12日，湖南長沙。

中國粉體網訊 傳統鋰離子電池采用液態有機電解液作為電解質，在大容量儲存電量時存在較大的安全隱患，因此開發全固態鋰電池，是從根本上解決鋰離子電池安全問題的首要之選。

由于采用固體電解質與含鋰負極，并可能防止鋰枝晶導致的電池內部短路和鋰化負極持續與電解質間的副反應，固態電池及其系統在能量密度和循環壽命方面有望較傳統鋰離子電池有大幅提升，同時，固態電池還兼顧了長儲存壽命、高功率密度和制備簡單等特性，尤其是比高能量密度傳統鋰離子電池擁有更良好的熱控及安全特性，因此，固態電池成為下一代高能量密度動力和儲能電池技術的重要發展方向，在新能源汽車、大規模儲能和先進消費電子領域表現出十分廣闊的應用前景。

2021年3月11-12日，由中國粉體網、中國顆粒學會能源顆粒材料專委會主辦，長沙礦冶研究院先進材料研究所協辦的第二屆高比能固態電池關鍵材料技術大會 ——暨第四屆能源顆粒材料制備及應用技術高峰論壇將在長沙吉美國際會展酒店隆重舉行，屆時我們將邀請固態電池領域專家做報告。

來自青島大學的郭向欣教授的報告題目為《實用化氧化物固體電解質與固態鋰電池研究進展》，基于多年對石榴石型氧化物固體電解質的研究，指出該材料在實用化進程中所面臨的挑戰與應對方案。首先，鋰鑭鋯氧固體電解質粉體在大氣環境中靜置，表面會形成碳酸鋰層，怎樣通過合適的手段去除碳酸鋰層是保持材料高離子電導率的關鍵。其次，在鋰鑭鋯氧陶瓷電解質中，存在鋰金屬穿透陶瓷層的問題。對于鋰金屬和鋰鑭鋯氧的界面，怎樣理解鋰枝晶成核、生長和貫穿的機理，怎樣找到有效方法克服這一問題是實用化進程中必須解決的問題。面向實用化固態鋰電池，指出基于鋰鑭鋯氧陶瓷電解質的固態鋰電池可以用于智能電子產品，基于有機無機復合柔性電解質膜的固態鋰電池適用于電動汽車。針對高能量密度高安全固態鋰電池，給出鋰金屬固態電解質界面、固態電解質層、高容量復合固態正極的設計方案。

郭向欣教授簡介

郭向欣，中國科學院“百人計劃”、上海市“浦江人才”、山東省“泰山學者特聘教授”、青島市“創業創新領軍人才”。現為青島大學教授，博士生導師，青島市“高性能固體電解質與固態鋰電池”研究中心和山東省固態電池工程實驗室主任。主持國家自然科學基金委重點項目1項，面上項目多項，參與國家重點研發計劃“新能源汽車”重點專項。受聘為國家科技部和基金委項目評審專家，無機材料學報編委。研究工作聚焦固態離子導體中的離子輸運與界面調控，在氧化物固體電解質尤其是石榴石型固體電解質及其固態電池方面開展了系列研究工作：

（1）揭示體相結構與表面缺陷影響離子傳輸的關鍵機理，獲得高性能氧化物電解質粉體的批量化制備技術；

（2）發現晶界補鋰結合氣氛熱壓的先進制備方法，獲得致密度和離子電導率國際領先的鋰鑭鋯氧陶瓷電解質；闡明金屬鋰負極與鋰鑭鋯氧陶瓷電解質界面相互作用機理，獲得克服鋰穿透陶瓷電解質的有效方案；

（3）將滲流理論運用到有機無機復合電解質中，制備出性能優異的柔性固態電解質膜；提出制備兼具高能量密度和高安全性固態鋰電池的實用化方案。