水系锌离子电池的研发进展

报告简介:

报告人团队于 2012 年率先发现了中性电解质水溶液中锌离子在二氧化锰隧道内可逆的嵌入/脱出机制,发明了水系锌离子电池,该成果提出了高安全储能电池的解决路径。相关成果“高安全性二次电池关键材料研究”获 2019 年广东省自然科学一等奖。报告人作为项目负责人还承担了国家重点研发项目“本征安全、宽温域水系金属离子储能电池”。

报告人团队率先发现并揭示了中性电解质水溶液中 Zn2+ 在MnO2 、V2O5 等正极材料中的可逆嵌入和脱出机理,发明了高功率、低成本和高安全的可充电锌离子电池。开拓了锌离子电池这一重要研究方向,并将该原理拓展到 Ni 2+ 、Ca 2+ 等多价离子的存储,为多价态离子电池的发展奠定了理论基础。针对锌金属负极在弱酸性溶液中的易腐蚀和枝晶生长等问题,提出了高稳定锌负极的界面反应调控方法,通过构筑复合界面调控了锌离子界面反应和沉积动力学,抑制了电解液分解和腐蚀副反应以及锌枝晶生长,获得了具有大倍率充放电性能和稳定性的锌离子电池。

报告人团队获美国和中国发明专利 10 件,已转化于全球首家专门从事水系锌离子电池研发生产的深圳市寒暑科技有限公司,完成了千瓦时级储能系统样机验证。本报告将结合团队的研究成果,详细介绍水系锌离子电池的近期研发进展和产业化难点。

报告人简介:

康飞宇
康飞宇,清华大学教授,长期从事储能用碳材料和先进电池研究,解决了天然石墨应用于锂离子电池中的微观结构调控和易解理的难题,推动了天然石墨负极和石墨烯应用于锂离子电池的产业化进程;发明了水系锌离子电池,开拓了高安全性多价态金属离子二次电池研发领域;建立了介电耦合陶瓷固态电解质构建策略,为固态电池产业化提供了解决方案。在 Nat. Nanotechnol., Adv. Mater.等期刊以通讯/第一作者发表论文约 500 余篇,2018~2023 年连续入选科睿唯安高被引科学家,出版《天然石墨深加工技术及其应用》专著,合著《储能用碳基纳米材料》等中英文著作 7 部。授权发明专利 190余件,40 多件已实现技术转移和应用。以第一完成人获国家技术发明二等奖、教育部自然科学一等奖、广东省自然科学一等奖和中国建材学会技术发明一等奖,并获广东省丁颖科技奖、深圳市长奖。主持过国家重大科学研究计划、国家自然科学基金重点项目、863计划和科技攻关计划等项目。