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北京大学深圳研究院潘峰教授 & 杨卢奕副研究员 & 郑国瑞博士团队:电解液结构演化对电池应用的影响

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文章简介

如今电动汽车市场正处于快速扩张中,人们对高能量密度锂离子电池(LIBs)的需求稳步增长,因此对高稳定性的电解质的需求也随之增加。电解液十分重要,它被形象地描述为可充电电池的“血液”。过去多年来,人们一直致力于改进电解液材料,各种优化方法被开发出来,包括调整溶剂、盐的选择和它们的比例等,以适应不同的实际场景的要求。

如果将离子-离子和离子-溶剂聚集体作为电解质的结构单元,它们的相互作用将决定电解质的结构,决定离子在电解质中的输运行为等。虽然电解液结构对电化学性能有很大的影响,但电解质的结构演变却大多是看似零散的科学发现,缺乏全面的总结。 因此,填补这一空白对促进高性能电解质的发展很有意义。

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图1.  LIB电解液发展趋势图示


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图2.   三维电解液设计概念,包括稀电解液和浓电解液  


在该综述中,作者基于上世纪70年代到现在广泛的电解质相关工作,从电解质结构的表征技术入手,总结了从锂基稀溶液到高浓度电解质(HCE),再到局部HCE 的阳离子配位和聚集结构,并理解它们与电池性能的关系。基于对电解质聚集结构与电化学性能之间的这些基本认识,作者提出了高效筛选电解质和设计开发新型电解质体系的原则,这有助于促进高性能电解质的发展。同时,作者还列出了一些锂离子电池电解质未来的研究方向以及在科学和工程上的挑战,相信在全球学术和工业领域的持续努力下,下一代高能锂电池在不久的未来将成为可能。

该综述以"Influence of electrolyte structural evolution on battery applications: Cationic aggregation from dilute to high concentration"为题发表于Aggregate期刊。文章的第一作者为北京大学深圳研究院胡江涛博士,通讯作者为北京大学深圳研究院潘峰教授、杨卢奕副研究员及郑国瑞博士。


通讯作者

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潘锋,北京大学讲席教授,北京大学深圳研究生院副院长、北京大学新材料学院创院院长。

1985年毕业于北大化学系,1988年在中科院福建物构所获硕士学位,1994年在英国Strathclyde大学获博士学位,1994-1996年为瑞士ETH博士后。

自2011年创建北京大学深圳研究生院新材料学院以来,致力于材料基因与大数据系统研发、结构化学新范式探索、基于中子大科学装置的材料和器件综合表征系统建设与应用、新能源材料与器件研究和应用、界面结构与特殊界面涂层材料及装备研发和应用等方面取得了系统性的创新成果。2012-2016年作为项目的首席科学家和技术总负责联合8家企业承担和完成了国家新能源汽车动力电池创新工程项目。2015年任“电动汽车动力电池与材料国际联合研究中心”主任。2016年作为首席科学家承担国家“基于材料基因组的全固态锂电池及关键材料研发”重点专项。

作为北大讲席教授,潘锋教授发表了包括2篇《自然.纳米技术》在内的SCI代表性的一区学术论文200余篇,2015-2020连续六年入选爱思唯尔中国高被引学者,国际发明专利3项,国内授权发明专利27项。获2016年国际电动车锂电池协会杰出研究奖、2018年美国电化学学会电池科技奖、2018年深圳市自然科学一等奖(领军),在锂电池材料方面的成果入选2019“中国百篇最具影响国际学术论文”。


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杨卢奕,北京大学深圳研究院副研究员。厦门大学化学系学士(2010)、英国南安普顿大学化学系博士(2015)。北京大学深圳研究生院博士后(2016-2020)、助理研究员(2020-2021)、副研究员(2021至今)。发表学术论文40余篇,引用次数1200余次。目前主要开展下一代储能材料(固态电池、负极材料)的制备与表征研究。


点击链接阅读全文:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/agt2.153?utm_medium=display&utm_source=xmol&utm_campaign=R32R45C&utm_content=DA30_Xmol_Journal_article_campaign_RM-CHINA_AGT_R32R45C_display_agt2153


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《聚集体(英文)》(Aggregate)创刊于2020年,是由华南理工大学、广东省大湾区华南理工大学聚集诱导发光高等研究院、Wiley 出版社三方合作创办的开放获取式英文学术期刊(双月刊)。本刊致力于报道出版“聚集”过程中的基础和应用研究的前沿科学,包括但不限于材料、化学、物理、生物以及应用工程等领域。聚集体科学研究范围广泛,单分子层次之上均可视为聚集体。特别是功能材料、化学、物理、生物技术、生命科学以及应用工程等领域的重要进展,为学术界搭建一个交流思想和意见的新平台,去分享聚集体研究的新发现和新突破,讨论聚集体研究的挑战和机遇。期刊于2023年获得首个影响因子18.8,JCI指数1.47,先后收录于DOAJ、ESCI、CAS等数据库。


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