长安储能研究院：高性能聚合物膜PVDF-HFP加速无负极锂金属电池性能突破

2024-01-09 10:59

随着可再生能源和节能减排需求的日益增长，全球能源结构正经历一场深刻转型，高效、轻便、高能量密度的电池技术成为此次变革的核心。锂金属电池以其高理论比容量备受瞩目，特别是无负极锂金属电池（AFLMB）摒弃了传统锂离子电池的碳负极材料，其更轻薄的设计、更高的能量密度、更少的材料使用为储能技术开拓了新的发展方向。

长安储能研究院在新一轮能源变革的大潮中，紧跟科技前沿，专注于推动储能技术进步。我们孜孜不倦的探索最新电池技术，以期在提供更为高效和可持续能源解决方案的同时，推动整个行业的革新。近期，我们发现AFLMB技术极大的优化了电池的容量和库仑效率，为电动汽车、可穿戴设备和其他便携式电子设备等领域提供了更高的容量和更长的续航能力。

这项创新研究是台湾科技大学黄炳照教授团队最新的研究成果，他们应用了先进的静电纺丝技术来合成一款新型的PVDF-HFP聚合物膜。该膜含有Li1.6Al0.5Mg0.1Ge1.5(PO4)3微粒，显著提高了其机械优度和离子电导率。在研究过程中，他们首次采用静电纺丝来生产聚合物电解质膜，并揭示了其在电解质和人工固体电解质界面(SEI)膜的双重作用。此外，该技术还通过与铜箔形成紧密粘附层，提升了锂的沉积和剥离稳定性和可逆性，进而有效避免了高电流密度下锂枝晶的产生，并增强了电池循环寿命。

采用两种方法制备凝胶电解质的示意图

相比传统cGPE的制备方法，该研究中制备的Cu@GPE材料显著提高了SEI的稳定性，并通过降低死锂生成，具有推进规模化生产AFLMB系统的潜能。在Cu|NMC电池中，AFLBs表现出卓越的电化学性能，Cu@GPE | Li电池在200次循环后的库仑效率可高达97.14%，且较传统cGPE在100次循环后的90.08%的库仑效率有了显著提升，实现了更高效率和更优容量保持的特性。

长安储能研究院认为尽管其GPE的厚度超过了常规的Celgard隔膜，但这项研究为制备无负极电池提供了一种新的有效途径，为无负极锂金属电池的广泛应用打下了坚实的基础。展望未来，长安储能研究院将持续密切追踪锂金属电池的创新动态，并在我们的战略合作伙伴长安绿电的领导与支持下，坚守以产学研用相结合的方针，不断推动储能技术的发展边界。我们致力于通过一系列具有实际影响力的研究成果，为实现碳中和、碳达峰目标做出积极贡献。

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