宫勇吉：高比能锂金属二次电池技术-北极星储能网

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把石墨负极换成锂金属，可以大幅提升电池能量密度。

——北京航空航天大学材料科学与工程学院副院长、教授、博士生导师宫勇吉

2023年10月31日至11月2日，SNEC第八届(2023)国际储能技术和装备及应用(上海)大会在上海举行。会上，北京航空航天大学材料科学与工程学院副院长、教授、博士生导师宫勇吉教授带来题为“高比能锂金属二次电池技术”的分享。

他提到，2023年发表在natural的一篇文章提出，如果电池的能量密度突破600Wh/kg，将可以应用在电动航天领域，但是实现起来非常有挑战性，目前一般能量密度仅为200—300Wh/kg。

如果把石墨负极换成锂金属，可以大幅提升电池能量密度，因为锂本身是非常活泼的金属，会生长结晶。但在这种条件下，锂金属电池存在一些隐患。锂金属负极最大问题是与电解液会产生严重的副反应产生SEI，天然SEI是不均匀的，导锂的不均匀性会带来局域锂的快速增长，长出锂结晶的形貌。如果把天然的人工界面换成宏观上非常均匀的结构，则会带来均匀的锂电通量，这就会缓解锂电受量均匀的问题。所以，首先要构建锂金属的界面层，带来均匀的锂金属的通量，同时给高分子材料带来更好的力学性能。

锂沉积如果没有保护层，会出现粉化的问题，保护层非常均匀的，电池性能则会大幅提升，比如在比较大的电流下仍可以实现较好的对称电池性能，实现100小时以上的循环。虽然构筑这样的结构会带来锂离子的通量，但是由于二次电池结构的特征，锂在里面迁移的路径非常大，对大电流下的循环非常不利。如果还利用二次材料的结构构筑宏观人工界面层，同时在面内引入锂离子通道一定可以构筑宏观均匀、微观导锂快的界面层。因此，在二维材料里引入一个锂离子通道非常重要，这就要选取一种表面带孔的二维材料，孔本身具有导锂的功能，这样可以实现非常好的对锂选择导通的作用。

另外，针对锂金属的体积膨胀问题要构筑三维结构体，有效抑制在循环过程中的体积膨胀是非常大的问题。而利用这个材料表面导锂的材料构建三维集流体，可以构筑非常好的导锂通路。

（北极星储能网根据现场速记整理，未经嘉宾审核）

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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