南策文、沈洋团队在全固态锂电池领域取得进展

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全固态锂离子电池由于采用了固态电解质替代传统有机液态电解液，有望从根本上解决电池的安全性的同时，还能进一步提升锂电池的能量密度和循环寿命，符合未来高安全性高能量密度锂离子电池发展的方向。而要实现全固态锂离子电池的商业化关键就是要找到一种同时具有成本低，电导率高，化学稳定性好，电压窗口宽等优点的固态锂离子电解质材料。在各种各样的电解质材料中，硫化物固态电解质引起了广泛的关注。尽管硫化物电解质的离子导电性已经取得了很大进展，但硫化物电解质在全固态锂电池中的应用仍面临诸多挑战。制备具有较薄的厚度和高离子电导率的固体电解质对开发性能优良的全固态锂电池至关重要。
       鉴于此，清华大学材料学院南策文院士、沈洋教授团队报道了一种可弯曲的、具备高锂离子电导率的超薄复合固体电解质膜，该膜由硫银锗矿硫化物Li6PS5Cl和极性聚（偏氟乙烯-共三氟乙烯）P(VDF-TrFE)框架组成。Li6PS5Cl和极性P(VDF-TrFE)之间的相互作用确保了复合电解质膜在室温下的高锂离子传导率（≈1.2 mS cm-1）和良好的机械延展性。采用该薄型复合电解质膜组装的全固态电池显示出优异的循环性能，在室温下1.0 mA cm-2的电流密度下，1000次循环后的容量保持率为92%，即使在20000次循环后也有71%。这是迄今为止报道中室温下循环寿命最长的全固态电池。此外，具有高承载量的软包全固态电池的成功制备也证明了其在未来商业应用中的潜力和可行性。这项工作会对制备薄而高性能的复合电解质材料有所启发，并为实现具有高性能的、可产业化的实用硫化物基全固态电池指引方向。

超薄复合固态电解质膜的制备工艺及材料表征

         相关成果以“Li6PS5Cl基电解质的超长循环全固态电池”（Super Long-Cycling All-Solid-State Battery with Thin Li6PS5Cl-Based Electrolyte）为题，近日在线发表在国际期刊《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）上，并作为当期封面文章发表。
        材料学院2018级博士生刘思捷为论文第一作者，南策文院士、沈洋教授、李亮亮副研究员为通讯作者。其他重要贡献者包括材料学院博士后周乐、材料学院2017级博士生韩健等。相关研究工作受国家自然科学基金委和科技部国家重点研发计划支持。
        论文链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202200660


        


       文章来源：清华大学
       南策文，1962年生，湖北浠水人。教授，博士生导师，中国科学院院士，发展中国家科学院院士，材料科学专家，清华大学材料科学与工程研究院院长，湖北理工学院院士。1982年和1985年于华东理工大学本硕毕业。1992年获武汉工业大学（现武汉理工大学）博士学位。1985年起，历任武汉工业大学助教、讲师、副教授、教授、博士生导师。1999年调任清华大学材料系教授。2000年清华大学长江学者奖励计划特聘教授。1992年获中国青年科技奖。1998年获国家杰出青年科学基金。2005年获国家自然科学奖二等奖。获国家发明专利22项。2011年12月，当选中国科学院院士。2012年当选发展中国家科学院（TWAS）院士。
        沈洋，男，1980年11月出生，清华大学教授。2002年7月于清华大学材料科学与工程系获得学士学位，2007年1月获清华大学工学博士学位。此后于2007年至2011年先后在美国加州大学圣巴巴拉分校和哈佛大学进行博士后研究。2011年1月进入清华大学材料学院工作至今。近年来在具有超高储能密度的聚合物复合电介质和全固态柔性锂离子电池等领域取得了系列研究成果。曾荣获国家杰出青年科学基金（2016），入选教育部“长江学者奖励计划”青年学者（2016），中组部“万人计划”青年拔尖人才（2015），北京市科技新星（2013），获国家自然科学基金委首届优秀青年基金资助（2012），入选全国百篇优秀博士学位论文（2009）等。现作为项目负责人主持国家自然科学基金面上项目、杰出青年基金各一项，国家重点研发计划子课题一项，深圳市技术攻关重点项目一项，作为骨干参与自然基金重点项目、973项目子课题等多个项目。在包括Nature Communications (2篇)，Annual Review of Materials Research（2篇）, Advanced Materials（8篇）, Advanced Functional/Energy Materials（5篇）, Journal of American Chemical Society，Materials Today等刊物共发表SCI论文150余篇，他引6400余次， H因子40。获授权发明专利21项。受邀在国内外学术会议做邀请报告近20次，担任中国物理学会秋季年会电介质分会召集人和2018MRS Spring Meeting Symposium co-chair等。担任SCI期刊Applied Surface Sciences，Science Bulletin副主编。担任亚洲电子陶瓷联盟执委会委员、中国复合材料学会介电高分子复合材料与应用专委会常务副主任、中国物理学会电介质专委会委员等。