验收会期间,专家组认真听取了张新波研究员、彭章泉研究员、官轮辉研究员和王德宇研究员的子课题科研工作总结报告,以及张新波研究员的课题科研工作总结报告,审查了相关文档和材料。专家组经过认真质询和讨论,一致同意“锂空电池”课题通过科技目标和科研管理验收。同时,经财务专家组的细致审查,课题所属四个子课题均顺利通过财务验收。
“锂空电池”课题研究团队在先导项目的资助下,通过5年不懈的努力,围绕电解质稳定性检测、锂空电极构筑与电解质优化、锂负极保护以及电芯和电池组的制备技术开展了系统的研究工作,取得了一系列创新成果,具体如下:
(1)自主设计并搭建了微分电化学质谱研究装置,响应速度为0.1s,可用于多组分平行分析,原位表征、定性、定量分析锂-空气电池电解质的稳定性。
(2)气相法原位构筑的微结构正极,在比容量1500mAh/g时,循环超过110次;电纺丝碳纤维基薄膜空气电极电池定容量循环可达到250次。提出可溶性媒介分子——辅酶(CoQ10)可大幅提升锂空气电池的放电性能,并筛选出了基于六甲基磷酰三胺(HMPA)基电解质体系,电池可充放180个循环。5mA/cm2循环100周后库仑效率98.10%,容量保持率100%。
(3)研制的2.4Ah单体质量能量密度724Wh/kg;62.6Ah锂空电池模块质量能量密度325Wh/kg;0.1C室温充放电可逆放电容量大于0.05C的90%;0.5C室温充放电可逆放电容量大于0.05C的80%;20mAh单体室温充放电循环≥30次,容量保持率≥95%;锂空气电池放电后单体穿刺实验不起火。
课题共计发表SCI论文72篇,申请国家发明专利40项,其中已授权10项,培养博士毕业生16人,硕士毕业生25人。
高比能锂空电池是二次电池技术发展的重要方向之一,挑战二次电池能量密度的极限也是具有国家战略意义的技术制高点。本课题的实施使我国在锂空电池领域的研发处于国际优势地位,显著提升了我国高比能电池研发的核心竞争力,为后续锂空电池走向大规模商业化应用和进一步发展奠定了重要的科学和技术基础。
(稀土资源利用国家重点实验室)
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