2024聚合物基固态电池关键材料开发报告-24页_1mb

聚合物基固态电池关键材料开发总结

报告主题：北京化工大学周伟东关于聚合物基固态电池关键材料的开发。目标是实现高安全和高能量密度电池，主要包括不含易燃液体、使用锂(合金)负极替代石墨、提高体积能量密度至400-500Wh/kg。

关键发现：

• 双层聚合物基固态电解质：设计概念优化电化学窗口，采用双层策略（高电压SPE接触正极，低电压SPE接触锂金属），并用于原位钝化界面，提高稳定性。
• 氟化聚草酸酯结构：这是一种新材料，能够同时稳定金属锂负极和高电压正极（如NMC811），通过含氟基团原位形成LiF基SEI层，增强界面稳定性。功能性还涉及高被引论文和专利。
• 聚酯类电解质系统研究：分析了聚碳酸酯、聚草酸酯、聚丙二酸酯的导离子率关系，发现增加分子链柔性（降低Tg）和螯合配位（如草酸酯与锂盐）可提高导离子率。含氟基团改善了锂金属界面稳定性，推荐聚丙二酸酯系统，因其较低的工作温度要求（45°C vs 其他）。
• 原位固态化路线选择：比较了双键自由基聚合和开环聚合路线，揭示聚合条件（催化剂用量、时间）影响单体转化率和导离子率。残留单体对界面稳定性有负面影响，而含F链段提供相似SEI保护。
• 高镍单晶正极材料制备：开发了无熔盐脉冲高温法和三段烧结工艺，制备颗粒形貌可调控的小单晶（如SC-NCM90），以降低成本并提高性能。

总体结论：该研究创新性地结合了低成本制造和高性能材料，推动全固态电池向准固态路径发展，强调高导离子率、宽电化学窗口、低成本优势。总体上，报告展示了聚合物固态电解质和高镍正极材料在能量密度和安全性方面的潜力。总字数：约450字。