科创中国

新材料技术,金属材料

固态聚合物电解质，具有良好的安全性、易成膜、粘弹性好等优点，在提升电池能量密度、工作温度、循环寿命、结构与形状设计灵活性等方面表现出巨大的优势。然而，其仍然存在室温离子电导率低、与高电压正极材料/锂金属负极的界面匹配性差等瓶颈问题。针对这两大瓶颈问题，韦伟峰教授团队提出了“高交联结构类固态电解质”、“聚碳酸酯基层级复合固态电解质”、和“高电压层状正极表界面调控”等设计理念，形成了高交联度聚合物电解质与类固态电池原位聚合技术、聚碳酸酯基电解质的功能化接枝与分层结构电解质膜调控技术、有机-无机复合聚合物电解质制备技术和高电压层状正极材料的表界面调控技术等，解决了（类）固态电解质离子电导率和高电压正极界面稳定性难以协同、循环稳定性和安全性无法兼顾的技术难题，为缓解液态锂离子电池的安全隐患、里程焦虑和使用寿命不长等瓶颈问题提供新解决方案，有望应用于下一代高比能量、高安全性锂电池，在电子通讯、工程装备、电动汽车、海工船舶、航空航天等国民经济重要行业具有广阔的市场空间。

本项技术在关键材料和电芯制备技术方面均具有创新性，其固态电解质制备技术、高性能正极制备方法和原位聚合-固化技术均为团队自主知识产权，解决了（类）固态电解质离子电导率和高电压正极界面稳定性难以协同、循环稳定性和安全性无法兼顾的技术难题，实现了高比能、高安全（类）固态锂电池的全套制备技术，在生产过程中不需要对市场上现有设备进行创新改进就可以获得新型（类）固态电池产品。此项（类）固态锂电池技术亮点包含：①在电解质设计方面，基于理论计算和大数据分析，设计制备了新型3D交联结构的聚酰胺基、富硼脂基类固态聚合物电解质材料，并开发与之相匹配的原位聚合技术；开发了层级非对称结构设计和原位聚合固化技术，并引入有机-无机杂化源，获得兼顾高离子电导、高压稳定性以及界面相容性好的高性能固态电解质。②在规模化生产方面，新型固态电解质前驱体为已量产化学品，仅需短流程改性，易于实现批量稳定生产制造；③原位聚合-固化技术确保独特的电极/电解质一体化界面，且不改变现有锂离子电池制备工艺和设备，易于实现自动化，生产效率高，电池制作成本可控；④电池产品能量密度高，可通过过针刺、过充、高温、燃烧实验等极限实验。

本技术团队负责人为韦伟峰，中南大学粉末冶金研究院研究员、博士生导师、副院长，粉末冶金国家工程研究中心副主任。2011年10月以“升华学者”特聘教授加入中南大学，并入选教育部“新世纪优秀人才计划”，2012年入选国家级海外优秀青年人才项目。长期从事新型电化学能源材料应用基础研究，主要研究方向为全固态二次电池材料及器件。近年来，主持了包括科技部新能源汽车重大专项课题等10余项科研项目。在国际权威期刊发表SCI论文150余篇；申请发明专利60余项，已授权30余项，转化13项（总转化金额5830万元）。团队另有教授1名，特聘副教授1名，研发人员20名，其中博士3人，在读博士生8人。团队立足于国家新能源发展战略大局，依托中南大学粉末冶金国家重点实验室、粉末冶金国家工程研究中心等国家级平台，长期从事于类固态电解质、电极材料及二次电池研究，主持国家重点研发计划项目课题、军委科技委基础加强项目、国家自然科学基金项目、重点校企合作项目等20余项，先后开发出锂/钠电池类固态电解质及电池技术、正极材料表界面调控技术以及锂硼合金负极制备技术，解决了目前市场上电池的安全隐患问题、里程焦虑问题以及寿命短问题。

点击查看