【迎评促建】能源化工工程学院何岗教授一行前往武汉高校学习交流
  • 作者:王彩霞
  • 时间:2023-04-27
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  • 来源:能源化工工程学院

2023年4月24日到25日,为学习固态电池的结构和组装工艺,何岗教授带领金冠华博士,孙天霷老师和王彩霞老师到武汉高校(武汉大学、华中科技大学、中国地质大学)(武汉)学习固态电池组装培训和科学家精神。

4月24日上午,何岗教授一行前往华中科技大学,由华中科技大学材料学院二级教授,中国固态离子学会理事郭新教授带领我们参观固态锂离子电池实验室。随后由郭新教授的两位博士带领我们学习锂离子电池组装工艺,并指导孙天霷和金冠华老师组装锂离子电池,强调了在组电池中需要注意的问题,例如正极和负极材料需要完全对齐,电极应当完全被电解液浸润;隔膜的摆放位置等等都会对电池的最终性能造成非常大的影响。对于全电池的测试问题,两位博士强调首要需要测试其阻抗,从阻抗图中观察电池的内阻和界面电阻初步判断其可用性。一般来说,锂离子电池的内阻在15Ω以内,界面电阻在百欧姆以内,得到这样的电阻值才能说明电池性能较好。

最后,何教授跟华中科技大学高分子材料学院的李卓博士后探讨交流自己对固态电池的一些见解。他们认为,当前固态电池面临的瓶颈主要有两点:(1)是固-固接触界面电阻过大,(2)是固态电池的离子传导机制尚不清晰,基于以上问题,浅谈了自己的解决思路和想法。此外,对于我们团队所提出的尚未解决的问题进行了针对性的回答。

当天下午,何教授一行跟随郭新教授的博士生学习了软包电池的工艺流程。工艺流程主要分为六个步骤,分别是电芯的制备,电芯的测试,电芯的分选,电芯的组装,电池测试和电池组装。重点介绍了电芯组装成电池的过程,强调了该过程的重点注意事项和所涉及仪器的使用方法,例如电芯封口机,电池注液机和电池叠片机。其中,电解液的选取和与电极材料的要高度匹配,而且电解液的注入量要非常精确。

经过了一天的学习与交流,我们团队感触颇深,收获满满。非常感谢郭新教授的课题组分享给我们的电池组装经验。最后,我们与郭新教授拍照留念,记录这美好的瞬间。

4月25日,何岗教授一行到武汉大学材料科学与工程学院交流访谈。开始由武汉大学杨汉西教授和何岗教授讲述关于固态电池的核心问题与对固态电池的未来展望,他们提出,当前的固态电池面临的问题除了电极材料外,电解质也是制约电池性能的关键因素。当电池使用液态电解质时,会发生氧化分解产生气体导致电池发生鼓包现象。而使用全固态的电解质界面电阻过高,离子电导率太小。为解决液态和固态电解质所面临的问题,提出了“软固态”电解质的设计思路。

此外,由武汉大学化学与分子科学学院电化学研究所任教的曹余良教授亲自带领我们一起参观了材料合成室、电化学测试室、材料表征室等实验室。重点介绍了电化学测试室中的进口多通道电化学工作站、阻抗仪、真空手套箱和电池循环测试系统的特点和使用方法,还讲述了材料的合成、性能测试等一系列流程。非常感谢武汉大学曹余良教授的耐心讲解和分享,集体最后拍照留念。

2023年4月26日,何岗教授一行参观了中国地质大学的校史馆和博物馆,学习科学家精神。首先参观了校史馆,据介绍,中国地质大学(武汉)校史馆从2018年开始筹建,旨在传承地大精神、激发奋斗热情、珍藏青春记忆、汇聚地大合力,于70周年校庆前夕落成开馆。校史馆由1956届校友、我国探月工程第一任首席科学家欧阳自远院士题写馆名,名为“四方印”,寓示着地大历史变迁,代表着地大人志在四方、留下了坚实的脚印。校史馆是集中展示科学精神和大学文化的重要场所,是大学历史文化传承与创新的重要阵地。

接着参观了博物馆,我们了解到中国地质大学逸夫博物馆是国家二级博物馆,是首家被认定为国家AAAA级旅游景区的高校博物馆,是全国中小学生研学实践教育基地、全国科普教育基地、全国青少年科技教育基地、全国古生物教育基地、全国中小学环境教育社会实践基地、全国国土资源科普基地、武汉市爱国主义教育基地、2017武汉十大博物馆。中国地质大学逸夫博物馆在展览内容上将地学的科学性、知识性、通俗性、趣味性有机融合,展陈技术上采用声光电技术、高科技手段、模拟及仿真技术,设计制作典型的地质景观和互动技术,寓教于乐。

经过两天的学习和交流,了解到固态电池的工作原理,结构,组装操作以及相比于液态锂电池的优点。如第一,更安全。传统锂电池因电解质是液体,属于易燃易爆品第二,更轻便。固态电池因为电解质变成固体,密度更高,可以让更多的带电离子聚集在一端,传导更大的电流,从而提升了电池容量第三,更轻薄。固态电池会更薄,传统锂电池需要使用隔膜和电解液,二者占传统锂电池40%的体积和25%的重量,固态电解质可以大幅缩短正负极间的距离,这样可以让电池的厚度大幅下降第四,更轻柔。目前固态电解质主要有有机和无机陶瓷两个体系,陶瓷材料虽然是脆性材料,但当厚度达到毫米以下后,也是可以弯曲的,具备一定柔性,相应的用这类陶瓷材料制成的电池也会具备一定的柔性,可以多次弯曲并且不影响基本性能此外,通过参观地质大校史馆和博物观的科学家事迹,更加明确了科学界精神:胸怀祖国、服务人民、吃苦耐劳、艰苦奋斗……这些品质在科技工作者身上,散发着别样光芒。

 

撰稿:王彩霞

审核:王海龙