【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，材料科學(xué)與工程學(xué)院在寬溫域超快充鋰電池研究方向取得重大突破，相關(guān)成果以“Coupling Temperature‐Adaptive Solvation With Nano‐Confined Channels Enables Ultrafast Charging Batteries Spanning 140 °C Window”(10.1002/aenm.70987)為題，在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊Advanced Energy Materials(五年影響因子IF=26.8)發(fā)表。文章第一作者為國(guó)家卓越工程師學(xué)院2024級(jí)博士研究生付倩倩，通訊作者為材料學(xué)院教授司鵬超，山東大學(xué)為第一完成單位。
傳統(tǒng)電池難以同時(shí)兼顧低溫下快速的界面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與高溫下的界面穩(wěn)定性，單一的電極或電解液改性路徑無(wú)法突破寬溫適配與超快充性能協(xié)同提升的瓶頸，嚴(yán)重限制了其在極端溫差場(chǎng)景的應(yīng)用。為解決這一問(wèn)題，該課題組開(kāi)發(fā)了Ce-N共摻雜納米限域通道高倍率電極，構(gòu)建了溫度自適應(yīng)弱溶劑化寬溫電解質(zhì)，通過(guò)二者協(xié)同調(diào)諧電極界面富陰離子內(nèi)外亥姆霍茲層結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)極端溫度下溶劑化結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)轉(zhuǎn)換，既加速了低溫環(huán)境中鋰離子的去溶劑化過(guò)程與反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，又能有效抑制高溫工況下的界面副反應(yīng)。基于這種協(xié)同增效的設(shè)計(jì)理念，電池在-60 ℃至80 ℃的超寬溫度窗口內(nèi)實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性與倍率性能。
司鵬超教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于將國(guó)家重大需求與基礎(chǔ)研究相結(jié)合，圍繞極端環(huán)境下高安全、高比能二次電池材料精準(zhǔn)設(shè)計(jì)與器件構(gòu)筑的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題開(kāi)展基礎(chǔ)應(yīng)用研究。團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期深耕寬溫域快充鋰離子電池、聚合物鋰電池、固態(tài)電池三大核心研究方向，通過(guò)材料結(jié)構(gòu)調(diào)控、電解液溶劑化工程與電極界面優(yōu)化等多維度策略，系統(tǒng)性提升電池在極端環(huán)境下的綜合性能，最終實(shí)現(xiàn)高比能、長(zhǎng)壽命、高安全性、寬溫域適配的先進(jìn)電池體系構(gòu)筑，助力我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)升級(jí)與極地科考、航空航天、特種裝備等領(lǐng)域國(guó)家能源戰(zhàn)略的可持續(xù)發(fā)展。
上述研究工作得到了山東省科學(xué)技術(shù)廳、高端裝備涂料全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、山東省新質(zhì)電化學(xué)催化轉(zhuǎn)化交叉技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、山東大學(xué)先進(jìn)材料測(cè)試與制造中心的技術(shù)和經(jīng)費(fèi)支持。
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