全固态电池的研究进展与挑战 ———以表征技术和理论机制的突破推动全固态电池的原始创新.docx

第37卷第2期中国科学基金199

.双清论坛:变革性储能技术的化学工程科学问题.

全固态电池的研究进展与挑战

—以表征技术和理论机制的突破推动全固态电池的原始创新?

周静颖1

胡晨吉2,3,4

郜一蓉1

曹庆博1

张熠霄2,3,4

薄首行1,4,5??

陈立桅2,3,4,5??

1.上海交通大学密西根学院,上海200240

2.上海交通大学物质科学原位中心化学化工学院,上海200240

3.上海交通大学教育部变革性分子前沿科学中心化学化工学院,上海2002404.上海交通大学化学化工学院,上海200240

5.上海交通大学未来电池研究中心溥渊未来技术学院,上海200240

[摘要]全固态电池作为新一代高能量密度电池的重要发展方向,是能源结构转型的重要支撑.全球各国相继提出固态电池重大科技计划以及规模化生产时间线,竞争趋向白热化.本文梳理了学术与产业界、国内与国外的研究现状,并依据现代交通全面电动化的发展趋势提出了全固态电池的关键性能指标.基于此,本文凝炼了全固态电池发展面临的重要科学问题:固态电解质中的离子输运机制、全固态电池中的锂枝晶生长机制以及多场耦合下的失效、失控机制.未来,建议通过先进表征技术的发展深入理解全固态电池新体系中的基础科学问题,实现理论机制的突破;进而指导关键材料创制,推动全固态电池原始创新,实现我国从二次电池技术的跟跑者到领跑者的跨越式发展.

[关键词]全固态电池;固态电解质;锂枝晶;多场耦合

1全固态电池的研究背景与现状

1.1研究背景

二次电池技术是实现碳达峰、碳中和目标的重要支撑.随着全球经济的快速发展,气候变化与环

陈立桅上海交通大学特聘教授,上海市电化学能源器件工程技术研究中心副主任,上海交通大学物质科学原位中心主任,上海交通大学未来电池中心联席主任.国家杰出青年科学基金获得者,长期从事先进电池材料、表界面调控、高比能电池、原位电化学机理研究,在Nature、

NatureNanotechnology、NatureCommunication、JournaloftheAmericanChemicalSociety等期刊发表论文两百余篇.担任?物理化学学报?副主编,?科学通报??电化学?NanoResearch等期刊编委,中国化学会电化学专委会委员、固态离子学会理事.

薄首行上海交通大学溥渊未来技术学院长聘教轨副教授、未来电池研究中心执行主任.获得国家自然科学基金优秀青年科学基金资助.MaterialTodayEnergy青年编委.其团队主要围绕固态电池开展超快离子导体,表界面表征以及成像诊断等相关研究.研究成果入围世

界科技大奖能源类决选,获得未来储能技术创意大赛最高

奖,并应用于新能源龙头企业.获得上海交通大学“唐立新教学名师奖”等奖项.

周静颖上海交通大学博士研究生.研究方向为固态电池微观应力成像方法以及锂枝晶先进表征技术.

据:223GG9“;”:031整理.

??通信作者,Email:shouhang．bo＠sjtu．edu．cn;lwchen2018@sjtu．edu．cn

本文受到科技部国家重点研发计划项目(2021YFB3800300)和国家自然科学基金优秀青年科学基金项目的资助.

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