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國聯(lián)研究院創(chuàng)新團隊取得系列科技成果
近期，國聯(lián)研究院創(chuàng)新團隊在動力電池領(lǐng)域研究取得系列新進展，包括高比能動力電池安全技術(shù)研究、高比容量富鋰材料本征機理研究以及固態(tài)電解質(zhì)和全固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展趨勢等方面。
在高比能動力電池安全技術(shù)方面取得新進展。國聯(lián)研究院創(chuàng)新團隊圍繞電動汽車核心部件——高比能動力電池，就行業(yè)亟待解決的安全性問題開展了深入研究，探明了電池正負極、集流體、隔膜等內(nèi)部組件在微短路演變時的失效過程，揭示了微短路不同階段時外部電池電壓和溫度等易監(jiān)測信號與內(nèi)部過程的構(gòu)效關(guān)系。相關(guān)研究成果對電池制造端提升高比能鋰離子電池的安全性有重要指導(dǎo)意義，為電池使用端優(yōu)化電池管理系統(tǒng)，實現(xiàn)微短路的早期識別、準確評估、及時預(yù)警等關(guān)鍵技術(shù)提供了重要參考依據(jù)，部分研究成果發(fā)表于能源領(lǐng)域國際頂級學術(shù)期刊Nano Energy（IF=16.602），題目為“Unveiling Micro Internal Short Circuit Mechanism in a 60 Ah High-Energy-Density Li-ion Pouch Cell”。(文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105908)
電池微短路演變過程與內(nèi)部機制示意圖
在高比容量富鋰材料本征機理研究方面取得新突破。富鋰錳基材料作為下一代鋰離子電池正極材料，尚存在循環(huán)過程中結(jié)構(gòu)相變帶來的容量衰減和中壓降低等問題。近期，國聯(lián)研究院研發(fā)團隊圍繞上述問題，結(jié)合第一性原理計算與電化學分析，揭示了富鋰錳基材料內(nèi)部多種復(fù)雜局域結(jié)構(gòu)，以及這些復(fù)雜結(jié)構(gòu)對材料電化學行為特別是陰離子氧化還原反應(yīng)行為的影響，如電化學活性、電壓衰減、陰離子氧化還原在多電位分布所導(dǎo)致的電壓滯后現(xiàn)象等，完善了富鋰錳基材料的本征理論體系。部分成果發(fā)表于能源領(lǐng)域國際頂級學術(shù)期刊Nano Energy（IF=16.602），題目為“Insight of reaction mechanism and anionic redox behavior for Li-rich and Mn-based oxide materials from local structure”。(文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105812)
富鋰錳基材料內(nèi)部多種局域構(gòu)型之一：局部多Li配位
在固態(tài)電解質(zhì)和全固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展趨勢方面取得重要分析成果。全固態(tài)鋰電池是受到國際關(guān)注的具有未來應(yīng)用前景的下一代電池，固態(tài)電解質(zhì)作為其應(yīng)用的核心技術(shù)和難點技術(shù)，是目前的研究熱點。其中，硫銀鍺礦型固態(tài)電解質(zhì)因其較高的離子導(dǎo)電性和力學性能具有較強的發(fā)展?jié)摿?。國?lián)研究院創(chuàng)新團隊通過查閱分析大量的技術(shù)文獻，結(jié)合自身在固態(tài)電池技術(shù)方面的研究工作，對硫銀鍺礦型固態(tài)電解質(zhì)的改性合成及其對離子導(dǎo)電性、穩(wěn)定性和界面性能的影響進行了深入的分析，并對其在全固態(tài)電池中的應(yīng)用做出研判，相關(guān)論文成果發(fā)表于能源領(lǐng)域國際頂級學術(shù)期刊Journal of Materials Chemistry A（IF=11.301），題目為“Research progress in Li-argyrodite-based solidstate electrolytes”。(文章鏈接：https://doi.org/10.1039/D0TA08472G)。
硫銀鍺礦型固態(tài)電解質(zhì)評價指標與研發(fā)方向示意圖
（創(chuàng)新事業(yè)部 齊小鵬 卓浩翔 柏祥濤 趙金玲）