连教授受邀参加“第六届全国固态电池研讨会暨第三届全国金属空气电池研讨会”并做邀请报告
发表时间：2020-12-22 15:00
2020年12月17日-20日，由中国硅酸盐学会固态离子学分会和中国化学会电化学专业委员会主办，青岛大学合山东省光学工程学会承办的“第六届全国固态电池研讨会暨第三届全国固态金属空气电池研讨会"在青岛举行。连芳教授应邀参加，并在做了“聚合物设计及其在提升固态电池复合正极能量密度上的应用”的主题报告。
固态电池发展迅速，尤其是高理论容量金属锂作为负极的应用，有望进一步提高二次电池的能量密度和安全性。目前，固态电池的复合正极体系以商业化的钴酸锂(LiCoO2)和三元层状(NCM/NCA）活性材料为基础，通过混合、浇注或热压的方式引入大量的固态电解质、导电剂和粘结剂，以构建固态电池正极体系中连续的离子和电子传输的通道，因此活性材料在复合正极中的占比往往只有～70%,大大降低了正极的能量密度,更无法达到固态电池的匹配设计要求。而且，复合正极体系中固-固界面的种类多、演变复杂，面临着接触性差、存在副反应以及随循环开裂脱离的严重问题。因此，开发关键材料以构建具有稳定界面和高效离子电子传输通道的复合正极，成为提高固态电池库仑效率、循环寿命和能量密度的关键。
与高离子电导率的硫化物和固态氧化物电解质相比，一些具有柔性和粘性的聚合物电解质作为锂离子导体、引入正极在缓冲体积变换以及维持界面稳定性上具有突出的优势。在本研究中，以本团队开发的锂化聚乙烯醇缩醛单离子导体聚合物(lithiated polyvinyl formal-derived Li+ single-ion conductor, LiPVFM)为基础，设计了具有锂离子-电子双电导的聚合物体系(Electronicand lonic Dual Conductive Polymer，DCP)。聚合物大分子通过官能团之间的交联等相互作用，DCP的柔性显著提高，呈现高杨氏模量6.8 GPa，电子导电率达到68.9 S cm-1、锂离子电导率2.76×10-4 S cm-1，电化学稳定窗口6V。在制浆过程中引入 DCP，活性物质在极片中的占比可以提高到89%及以上，DCP在正极活性材料颗粒的表面形成～30nm的聚合物层，成功构建短程-长程离子和电子导电通道，同时有效保持了循环过程中活性材料、界面和电极的稳定性。应用在高电压LiCoO2固态电池中，在25℃和3.0-4.45V范围内容量达到178,174, 159和119 mAh g-1(对应电流密度分别是0.1,0.2,0.5,1C);同时提尚正极载量可达到6.7 mg cm-2，正极极片的能量密度提升至552 Wh kg-1。
