锂硫电池和锂空气电池 锂硫电池和锂空气电池

近年来该团队的研究方向同时拓展到锂负极保护和无机固态电解质方面并取得突破性进展。 图五展示了最近 Nazar 教授在锂金属负极保护方面的新策略。 (Joule， 2017， 1， 871-886)该工作利用电解液中添加的 P2干式变压器/S5 在锂金属原位生成微米级的、 具有高离子电导率的、 稳定性好的固体电解液界面(SEI)。该方法形成的 SEI 紧密贴合在锂金属表面，在锂金属往复地沉积拔出过程中仍保持稳定， 从而实现长循环寿命的锂金属负极。 此外， 生成的 SEI 与电极紧密接触并抑制了锂金属与电解液的进一步反应，同时抑制了枝晶的形成。在与 Li4Ti5O12正极材料配对时， 全电池在 5C 的大电流下实施。

Nazar 教授的研究方向专长于锂硫电池和锂空气电池领域， 她被尊称为“锂硫电池的女王” 。 近年来该团队的研究方向同时拓展到锂负极保护和无机固态电解质方面并取得突破性进展。 图五展示了最近 Nazar 教授在锂金属负极保护方面的新策略。 (Joule， 2017， 1， 871-886)该工作利用电解液中添加的 P2S5 在锂金属原位生成微米级的、 具有高离子电导率的、 稳定性好的固体电解液界面(SEI)。 该方法形成的 SEI 紧密贴合在锂金属表面， 在锂金属往复地沉积拔出过程中仍保持稳定， 从而实现长循环寿命的锂金属负极。此外， 生成的 SEI 与电极紧密接触并抑制了锂金属与电解液的进一步反应，同时抑制了枝www.xdbyq.cn/晶的形成。 在与 Li4Ti5O12 正极材料配对时， 全电池在 5C 的大电流下实现了超过四百圈的循环稳定性。

图五， SEI 形成过程图， 离子/电子转移过程图以及离子浓度， 电场强度， 电势变化曲线图。 (Joule， 2017， 1， 871-886)

结合目前的国际研究动态来看， 传统的锂离子电池材料的研究已基本完善并实现产业化。 热点研究的硅负极， 锡负极以及其他正极材料也从起步阶段转向应用化的阶段， 目前的研究论文也更多的关注在材料的载量， 循环寿命以及实用性上。 目前国际上锂离子电池的研究重点主要集中在锂金属负极和全固态电解质的研发上。 通过开发合适的锂金属保护手段来应用锂金属负极以及通过使用全固态电解质来解决电池的其他问题(如电池的安全问题，锂硫电池中多硫化物的溶解问题等等)将是未来的研究和发展方向。 而商业的锂离子电池也从传统的钴酸锂正极和石墨负极向三元正极和硅碳负极转变， 预计能量密度可达到 300 Wh/kg。 后期随着硅负极的发展， 高镍正极和硅负极的电池将会逐渐出现应用并可实现能量密度 400 Wh/kg。 预计 2030 年时， 随着锂金属保护和固态电解质技术的迅猛发展， 长循环寿命的锂硫电池将会投入锂电市场并达到 500Wh/kg 的能量密度。 高能量密度的锂离子电池的发展将会显著改变目前能量存储的体系并极大地提高了电化学储能设备的存储能力。