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新材料学院柔性锂电池综述成果引起广泛社会反响
日期:2019-03-06 11:45:23 来源:新材料学院 点击:
  近期,Huawei和Samsung陆续发布了折叠屏手机Mate X和Galaxy Fold,而作为折叠屏手机的下一代产品,全柔性手机的实现很大程度上依赖柔性锂电池的商业化。
  日前,新材料学院潘锋团队联合美国哥伦比亚大学杨远团队和陈曦团队,在著名期刊ACS Energy Letters (IF=12.28)上发表了一篇《Designing Flexible Lithium-Ion Batteries by Structural Engineering》综述文章,向我们介绍了学术界柔性锂电池研究的最新动态。柔性锂电池开发作为目前学术界与企业界共同关注的热点,在该成果发布之后,引起了广泛的社会反响。
  3月1日,国内著名学术公众号“材料人”对该成果进行了独家报道,阅读量逾1.5万,跻身该公众号本年度关注热度最高的学术内容之一;中国储能网、第一锂电网、电池中国、网易新闻等20余家行业媒体、科技门户网站随后对该报道进行了转载和评述;该成果引发了宁德时代、京东方、品胜等多家电池、电源生产企业研发团队内部的非公开讨论;国家“千人计划”特聘专家,柔电科技有限公司创始人、CEO解明,从工业生产的角度,对综述中归纳的四种柔性锂电池开发策略做出了公开点评,并对该工作对产业界柔性锂电池开发的指导意义给予肯定。
  3月5日,该成果被ACS Energy Letters杂志社评为本月阅读量最高文章(Most read article for the past month)。
【成果简介】
理想的柔性电池应同时具有较高的柔性、能量密度和功率密度,然而,这几个因素往往在柔性电池中相互掣肘。在该篇综述中,作者基于电池元件和整体器件层面的结构设计做了细致的分析,并综述了柔性锂电池的最新进展,把目前学术界的开发思路归纳为以下四种策略:
学术界四种柔性锂电池开发策略示意图
a)研制多孔结构可变形的电池组件,如多孔集流体、多孔电极、柔性固态电解质等;
柔性的多孔结构目前已广泛用于电池组件中,以缓冲当电池装置经受弯曲和扭曲时产生的应变。
b)超薄电池设计,如单对片(或双对片)的正极/隔膜/负极结构;相比于策略a,策略b(超薄电池设计)需要从整体的器件层面进行电池设计。
c)几何拓扑的电池设计,如线形结构、Origami、Kirigami结构等;除了提高电池组件材料本身的柔性,利用几何拓扑原理设计的电池结构,可以降低形变过程中电池内部产生的应力变化。
d)解耦电池的柔性和储能部分,如脊柱状电池、Zigzag电池等;对于上述的柔性电池设计,在复杂变形过程中仍然会发生活性材料和集流体之间的错位、剥离、脱落。 由于接触不良而增加的过电位与电池内阻,将降低全电池的容量保持率和库仑效率,不利于电池的循环性能。 潜在的解决方案是重新设计电池架构,分离能量存储和提供柔性的部分。
该项工作是在潘锋、杨远、陈曦教授指导下,新材料学院博士后钱果裕、美国哥伦比亚大学博士生廖湘标、硕士生朱宇翔合作完成。该项工作得到了美国空军研究实验室、Yonghong Zhang家族基金会、(中国)国家留学基金委、国家科技支撑计划、广东省重点实验室项目的支持。
论文链接:https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021/acsenergylett.8b02496