详情
研制高安全性锂电池及关键材料体系 攻克锂电池技术瓶颈——清华大学深圳研究生院贺艳兵副研究员
2019-10-15
贺艳兵，清华大学深圳研究生院副研究员，博士生导师，兼任中国材料与试验团体标准委员会电池及其相关材料领域委员会委员，深圳市电源技术学会专家委员会委员，担任众多期刊的审稿人和仲裁人，期刊青年编委。主要从事高安全性锂电池及关键材料体系的研究，以构筑高安全、低阻抗和高稳定电极/液态和固态电解质系统及界面为研究目标。主持包括国家自然科学基金面上项目、广东省科技计划项目、深圳市基础研究布局项目和横向项目等10余项；在SCI期刊发表论文150余篇，SCI他引5 200余次，10篇入选ESI高被引论文，H因子42。应邀在国内外学术会议和产业论坛做大会、特邀和邀请报告40余次。获国家技术发明二等奖（2017年）、第十届侯德榜化工科学技术青年奖（2018年）、广东省科学技术二等奖（2015年）和深圳市自然科学二等奖（2016年），入选2015年广东省特支计划科技创新青年拔尖人才。
良好的安全性是锂离子电池实际应用的根本保障，对于以快速充电和高能量密度为特征的动力电池尤为重要。钛酸锂电池具有优异的快速充电能力和良好的安全性，但是其胀气行为引起循环性能和安全性显著降低，成为困扰产业界的难题；锂金属是下一代高能量密度电池的最理想负极，但锂枝晶生长和体积变化所导致的安全问题是制约其商品化的主要瓶颈；固态电解质可以从根本上解决锂电池的安全问题，然而高的界面阻抗和差的界面稳定性大大阻碍了固态电池产业化进程。贺艳兵副研究员聚焦解决当前和下一代锂电池中的安全问题，提出的钛酸锂电池胀气解决方案成为行业解决该问题的基本原则，发展了与当前电池规模制备工艺高度契合的锂枝晶抑制和高安全性锂负极的应用方法，发明的聚合物固态电池原位制备技术有效解决了界面阻抗大和不稳定的行业难题，开发的石墨烯和导电炭黑高效二元导电剂复配方案，提高了电池的体积能量密度和散热效率。部分成果已得到产业化应用，推动了高安全性锂电池产业的发展。
1 制备高密度高稳定且快速充放电性能优异的长寿命钛酸锂材料
阐明了钛酸锂电池的界面催化反应胀气机理，获得被行业广泛认可的界面隔绝层解决方案，制备出高密度高稳定且快速充放电性能优异的长寿命钛酸锂材料，研究成果成为产业界和学术界解决钛酸锂电池产气问题和发展高密度、高稳定钛酸锂材料的重要理论依据。
2 开发高强度致密化聚合物电解质和三维多孔铜集流体
提出了由内至外解决高容量锂金属负极锂枝晶生长和体积变化的实用化方案，率先开发了高强度致密化聚合物电解质和三维多孔铜集流体，促使锂金属的均匀沉积并形成稳定的固态电解质界面（SEI）膜，显著提升了高能量密度锂金属电池的电化学性能和安全性能。
3 发展了常温离子电导率接近液态电解液的新型聚合物电解质及其原位制备方法
提出了聚合物电解质层次结构和三维交联结构的设计思想，发展了常温离子电导率接近液态电解液的新型聚合物电解质及其原位制备方法，构筑了高稳定和低阻抗电极/聚合物电解质界面，大幅度提升了锂电池循环和安全性能，发展的聚合物电解质原位制备方法成为构筑低阻抗高稳定聚合物固态电解质/电极界面、制备高性能聚合物固态电池的基本方法被广泛应用。
