报告题目:

锂离子电池高效化学预锂化技术

报告人:

蒋江民

所在单位:

中国矿业大学

报告人简介:

蒋江民，中国矿业大学副教授，博士生导师，现任国际化办学办公室副主任。近年来一直从新能源储能材料与器件的相关研究工作，特别是材料可控制备、离子输运调控、储荷机理及其在电化学储能器件中的应用，包括混合离子电容器、锂（钠）离子电池、先进预锂化技术、煤系功能碳材料、新型电解液等。目前主持国家自然科学家基金（面上、青年），江苏省自然科学基金、中国博士后科学基金（特助、面上）、中央高校基本科研业务青年基金项目、国家重点实验室开放课题、企业委托课题等项目。入选澳大濠江人才计划、澳门青年学者计划、斯坦福大学全球前2%顶尖科学家榜单，中国矿业大学优秀青年骨干教师。迄今为止在国内外知名期刊上发表相关学术论文60多篇，H因子35，累计引用4000多次，申请国家发明专利8项，现已授权5项，担任多家知名期刊学术期刊的客座编辑及青年编委。

报告摘要:

固体电解质界面(SEI)膜的反复生长以及不可逆组分形成，都会消耗电池中有限的活性Li⁺，降低电池能量密度和循环寿命。针对硅基负极材料的首次不可逆问题，我们提出了一种以4-甲基联苯为阴离子配体，2-甲基四氢呋喃为溶剂的化学预锂化试剂，使微米级SiO/C负极的ICE达到~100%。研究发现，最佳的预锂化效率并不对应最低的氧化还原半电位(E1/2)，预锂化的效率由E1/2、Li⁺浓度、去溶剂化能和离子扩散路径等影响因素共同决定。此外，分子动力学模拟表明，选择合适的阴离子配体和溶剂调控Li⁺溶剂化结构，可获得理想的预锂化效率。近期我们还提出一种化学预锂化介导的界面预构建策略，通过化学预锂化SiO负极与六氟锆酸铵的原位自发反应，预构建了具有机械-电化学自适应性的SEI界面。得益于该策略在界面中引入的LiF、Li3N与ZrO2组分，显著提高了其稳定性与锂离子扩散动力学。采用该化学预锂化策略的Ah级NCM811//SiO软包电池具有346.6 Wh kg-1的高能量密度（基于电池总质量）与优异的循环稳定性，为发展先进的硅基锂离子电池提供了新思路。