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【原創(chuàng)】孫學(xué)良:致力于清潔能源的研究——全固態(tài)鋰電池


來源:中國粉體網(wǎng)   墨玉

[導(dǎo)讀]  孫學(xué)良教授,加拿大首席科學(xué)家(Canada Research Chair),現(xiàn)任加拿大西安大略大學(xué)教授。

中國粉體網(wǎng)訊  孫學(xué)良教授,加拿大首席科學(xué)家(Canada Research Chair),現(xiàn)任加拿大西安大略大學(xué)教授。1985年獲得天津科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位,1999年獲得英國曼徹斯特大學(xué)材料化學(xué)博士學(xué)位。1999-2001年,在加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)從事博士后工作,2001-2004年,在加拿大魁北克大學(xué)國家科學(xué)研究院任助理研究員,2004年以助理教授身份加入西安大略大學(xué),2008年升為副教授,2012年升為正教授!




研究內(nèi)容


孫教授主要從事應(yīng)用于清潔能源領(lǐng)域的納米材料的研究,涉及了基礎(chǔ)科學(xué)、應(yīng)用納米技術(shù)、新興工程學(xué)等領(lǐng)域,以開發(fā)和應(yīng)用基于納米材料的新型能源系統(tǒng)和器件為研究核心。目前具體從事開發(fā)不同方法來合成低維納米材料,如碳納米管,石墨烯,半導(dǎo)體和金屬納米線,納米顆粒,薄膜和它們的復(fù)合材料,它們可作為能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)的電化學(xué)電極,包括燃料電池,鋰離子電池和鋰空氣電池。同時(shí),孫教授也利用高級(jí)表征技術(shù)如同步分析來分析材料的合成、性能、應(yīng)用之間的相關(guān)性,與T.K. Sham教授在同步分析方面有密切的合作。同時(shí),孫教授與公司和政府實(shí)驗(yàn)室(如巴拉德動(dòng)力系統(tǒng)、通用、加拿大Phostech公司以及加拿大國防部)也開展了相關(guān)合作研究。


孫學(xué)良教授團(tuán)隊(duì)近期的研究成果


固態(tài)塑性晶體固態(tài)電解質(zhì)作為硫基全固態(tài)鋰金屬電池界面保護(hù)層


該工作將固態(tài)塑性晶體電解質(zhì)(PCE)作為基于硫化物電解質(zhì)的全固態(tài)鋰金屬電池中的界面保護(hù)層,成功地在抑制金屬鋰與硫化物電解質(zhì)的界面副反應(yīng)的同時(shí)抑制鋰枝晶的生成,提高了電池的安全性和循環(huán)性能,使用LiFePO4的ASSLMB在0.1C時(shí)具有148mAh g-1的高初始容量,在0.5C時(shí)具有131mAh g-1的初始容量(1C=170mA g-1),在0.5C的倍率下循環(huán)120圈以后容量能夠保持在122mAh g-1;诰郾╇妯C硫復(fù)合電極的全固態(tài)Li-S電池,初始容量能達(dá)到1682mAh g-1。第二周放電容量為890mAh g-1,在100次循環(huán)后,放電容量仍能保持在775mAh g-1。發(fā)表在Advanced Functional Materials上。


JOULE綜述:當(dāng)原子/分子層沉積遇到全固態(tài)電池


孫學(xué)良教授團(tuán)隊(duì)基于課題組近年來在ALD/MLD技術(shù)的研究,從ALD/MLD技術(shù)在液態(tài)鋰離子電池中的應(yīng)用出發(fā),系統(tǒng)回顧了ALD/MLD在改善液態(tài)鋰離子電池表界面問題的研究。進(jìn)而討論了全固態(tài)電池的優(yōu)勢、挑戰(zhàn)以及其必然發(fā)展趨勢。同時(shí),對(duì)近些年來ALD/MLD技術(shù)在固態(tài)電池中的發(fā)展和應(yīng)用做了系統(tǒng)的總結(jié)。全面描述了ALD/MLD在解決固態(tài)電池體系不同界面問題中所扮演的重要角色、以及尚存的技術(shù)挑戰(zhàn)、可能的解決方案及未來的發(fā)展方向。


鈉空氣電池放電產(chǎn)物之 “方”得始終


孫學(xué)良教授課題組報(bào)道了詳細(xì)的以微米尺寸超氧化物為放電產(chǎn)物時(shí)鈉空氣電池的充電機(jī)理,尤其是使用了大量電鏡與顯微Ramanmapping進(jìn)行了細(xì)致的表征并通過同步輻射XAS進(jìn)行了機(jī)理分析。這項(xiàng)工作顯示了超氧化物的不穩(wěn)定性對(duì)鈉空氣電池壽命的影響機(jī)制。并對(duì)未來設(shè)計(jì)和開發(fā)先進(jìn)鈉空氣電池起到指導(dǎo)作用。


玻纖復(fù)合聚合物電解質(zhì)結(jié)合垂直有序電極結(jié)構(gòu)助力高比能量全固態(tài)鋰電池


結(jié)合玻纖復(fù)合聚合物電解質(zhì)及垂直有序電極結(jié)構(gòu)來抑制鋰枝晶的生長,促進(jìn)高負(fù)載電極中的鋰離子傳輸。相比于PEO/LFP全固態(tài)電池,PEO@GF/VL-LFP電池具有以下優(yōu)勢,如示意圖一所示。首先,SiO2作為玻纖的主要成分,能夠有效地提高聚合物電解質(zhì)的機(jī)械性能;第二,玻纖表面大量的Si-O和O-H極性官能團(tuán)能夠促進(jìn)鋰均勻沉積,有效地抑制了鋰枝晶的形成;第三,玻纖可以作為物理屏障,防止電池短路引發(fā)熱失控;第四,垂直結(jié)構(gòu)的電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將厚電極轉(zhuǎn)化成薄電極,大大縮短了鋰離子傳輸距離,加快高負(fù)載電極內(nèi)部的鋰離子傳輸。綜上所述,將二者結(jié)合,能夠有效地提升固態(tài)鋰電池安全性能及能量密度。


參考來源:

清新電源.孫學(xué)良AFM:固態(tài)塑性晶體固態(tài)電解質(zhì)作為硫基全固態(tài)鋰金屬電池界面保護(hù)層

納米人.孫學(xué)良院士JOULE綜述:當(dāng)原子/分子層沉積遇到全固態(tài)電池!

研之成理.孫學(xué)良課題組AFM:鈉空氣電池放電產(chǎn)物之 “方”得始終

研之成理.加拿大-西安大略大學(xué)孫學(xué)良團(tuán)隊(duì)Nano Energy:玻纖復(fù)合聚合物電解質(zhì)結(jié)合垂直有序電極結(jié)構(gòu)助力高比能量全固態(tài)鋰電池


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