清华大学教授推荐：新型自愈材料修复锂电池

清华大学教授推荐：新型自愈材料修复锂电池

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中国科技网

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https://www.stdaily.com/guoji/shidian/202402/7d928f7e28c54d2db9d8cd88f2ac4e0a.shtml

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http://www.ecorr.org.cn/dhTJDAOHANG/cjzl/yejiedongtai/2024-08-15/191766.html

在第三届中国国际新型储能技术及工程应用大会上，清华大学深圳国际研究生院副教授周光敏分享了关于失效锂离子电池材料的修复与再利用的研究。这项研究聚焦于新型自愈材料在锂电池中的应用，通过模拟生物系统的自修复特性，为解决锂电池的固有缺陷提供了新的可能。

随着清洁能源的发展，锂电池作为重要的储能设备，其需求量持续增长。然而，传统锂电池存在一些难以克服的问题，如锂枝晶生长导致的安全隐患、固态电解质界面接触不良导致的性能衰减等。这些问题严重限制了锂电池的使用寿命和安全性。

自愈材料的出现为解决这些问题提供了新的思路。这种材料能够模仿生物体的自修复机制，在电池使用过程中自动检测并修复微小的损伤，从而延长电池的使用寿命，提高安全性。

自愈材料的核心原理是通过在电池内部引入具有自修复功能的聚合物或复合材料。当电池内部出现微裂纹或界面接触不良时，这些材料能够通过化学反应或物理变形来填补裂纹，恢复接触。

例如，在固态电池中，自愈材料可以改善固-固界面的接触问题。由于固态电解质与电极之间的接触通常是硬接触，且多为点接触，接触面积较小，这导致界面阻抗增加，电池性能逐渐下降。而自愈材料能够通过自身的弹性变形，增加接触面积，降低界面阻抗。

在锂金属电池中，自愈材料可以抑制锂枝晶的生长。锂枝晶是导致电池短路和热失控的主要原因之一。通过在电解质中添加自愈材料，可以形成稳定的SEI膜，防止锂枝晶的形成和生长。

尽管自愈材料在锂电池中的应用前景广阔，但目前仍面临一些挑战。例如，如何在保持自愈性能的同时，不牺牲电池的能量密度和功率密度；如何实现大规模生产，降低成本等。

周光敏教授的研究团队正在积极解决这些问题。他们通过优化材料配方和制备工艺，已经开发出了一些具有优异自愈性能的材料，并在实验室规模的电池中进行了验证。下一步，他们将与企业合作，推动这项技术的产业化应用。

清华大学作为中国顶尖的高等学府，在电池技术领域一直走在前列。周光敏教授团队的这项研究不仅体现了清华大学在科技创新方面的实力，也为全球电池技术的发展提供了新的方向。

随着研究的深入和产业化进程的推进，自愈材料有望成为下一代高性能锂电池的关键技术，为实现碳中和目标提供有力支持。