成果！我校教师团队在锂离子电池研究中取得系列重要进展

2019年诺贝尔化学奖给了锂离子电池，美国得州大学奥斯汀分校约翰B古迪纳夫（John B Goodenough）教授、纽约州立大学宾汉姆顿分校M斯坦利威廷汉（M.stanley Whittlingham）教授和日本化学家吉野彰（Akira Yoshino），因在锂离子电池研发领域作出的贡献而获奖。锂电池的发明，是电子信息与电动汽车行业发展的基石。

江大和锂离子电池有怎样的缘分呢？

我校教师团队在锂离子电池研究中取得系列重要进展

面向我国新能源汽车产业崛起和武汉市光电子产业集群的发展，江汉大学化学与环境工程学院光电化学材料与器件教育部重点实验室成立了电化学储能材料与器件团队。团队先后全职引进国家级、省级人才工程人选解明教授、王德宇研究员、刘志宏教授等高层次人才。经过初期的建设和发展，在锂离子电池材料与器件研究中取得一系列重要进展。

解明教授集成了高容量高电压正极、高容量硅碳负极材料、纳米纤维增强隔膜，以及凝胶全固态电解质等一系列创新性技术，研发了新型柔性锂电池器件及工程化技术。该柔性电池可反复弯曲5000 次以上，比日韩等国同类产品具有更高的能量密度和弯曲能力。解明教授与中国电子科技集团第十八所国家电源重点实验室合作，已经与小米、oppo、华米等多家国内知名企业签署了柔性电池产业化合作意向。

王德宇研究员与中科院宁波材料所合作，创造性的提出了锂离子过滤膜保护技术，用于保护锂金属电极，这是国际上首次提出锂离子过滤膜概念。团队以石墨烯和聚丙烯腈为基础材料，制备了新型碳膜，具有锂离子导通、溶剂阻挡的特殊功能，大幅度提升了锂金属电极的循环稳定性，为开发锂金属电池器件提供了新的思路。相关成果在国际材料领域权威期刊ACS Applied Materials & Interfaces上发表。

固态电池的研发是全球电池研究机构和新能源汽车公司竞相争夺的制高点。其中固态电解质是固态电池的关键组分，目前已有的固态电解质性质仍不理想，室温离子电导率低和固/固界面阻抗高是实现高性能全固态电池的瓶颈问题。

刘志宏教授最近研发了新型含硫系聚合物固态电解质。传统的固体聚合物电解质是聚环氧乙烷PEO/锂盐体系，由于PEO易结晶且氧醚基团具有过强配位作用，其离子电导率和锂离子迁移率都很低。通过巯基-丙烯酸酯点击反应原位生成无定形含硫聚合物固态电解质，室温离子电导率高达2.7-3.0×10-5 Scm-1，锂离子迁移数为0.4。硫醚键具有较长的C-S键长（1.81），更低电负性（2.58）和适度配位作用，有助于链段运动并实现优异的室温离子电导率。这些优势表明了巯基-丙烯酸酯点击反应是非常有效的原位制备高性能固体聚合物电解质的策略。部分研究成果于近期发表在国际电池领域权威期刊Journal of Power Sources上。

刘学清教授是湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队负责人，在聚合物固态复合电解质的研究中另辟蹊径，利用复合电解质各组分之间介电常数的差异，采用高压电场使聚合物和纳米粒子发生有序相分离。通过电场频率控制，使高分子链段或纳米粒子表面电荷极化，进而沿特定方向取向并排列成有序结构。这种有序结构为离子传输提供连续通道，显著提高了固态复合电解质的导电率。其研究成果在国际材料领域期刊权威期刊ACS Applied Materials & Interfaces和Materials and Design上发表，相关成果已多次被斯坦福大学和清华大学的知名教授在其研究论文中正面引用。

该系列研究得到了国家自然科学基金、武汉市应用基础研究基金、江汉大学科研启动基金和江汉大学学科特色方向协同创新等资助。

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信息来源：化环学院 科研处 人事处 宣传部

编辑：江小薇

小薇投稿邮箱：jiangdaguanwei@163.com