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喜讯 | 我院副院长郭少华团队储能项目荣获2023年度“江苏省颗粒学会科技创新奖”一等奖
近日，江苏省颗粒学会公布了2023年度“江苏省颗粒学会科技创新奖”评选结果。本次共评选出6个奖项，我院副院长郭少华研究员及其团队成员作为主要完成人的参选项目“高安全低成本储能电池关键技术研究”获评2023年度“江苏省颗粒学会科技创新奖”一等奖。
图 1 获奖名单公示截图
随着国家进一步布局推进“双碳”战略和5G基站建设进程加快，对储能电池的需求必将大幅提升，而将电能大规模储存起来，进行灵活稳定调用，一直是电力系统努力的方向。发展高安全、低成本储能电池技术进行能量存储与转换，可以有效优化能源结构、保障电网安全、实现电力工业的科学发展和推动光伏/风力发电等清洁可再生能源高效利用。
该项目主要围绕储能电池能量密度、电池寿命和储能电站的安全问题展开研究。研究人员提出层状储钠氧化物正极阴阳离子协同氧化还原机制，并率先使用原位拉曼光谱监测阴离子的氧化还原，建立了大容量的储能电池电极反应，从根本上提高了储能电池的能量密度，实现单位成本的电池存储更多的电能，从而降低度电的储能投入成本。提高电池寿命是另一条有效的降低度电的储能成本，因为这样可以有效提升储能电站的使用时间，从而降低全周期运营成本。在该项目中，研究人员首次通过球差矫正扫描透射电子显微镜和原位X射线衍射技术证明储能电池层状氧化物正极的电压迟滞是由于过渡金属层金属的可逆迁移导致，该发现为高稳定的储能电池层状正极设计提供了新思路；基于上述发现，研究人员创造性地利用过渡金属在储能电池层状氧化物正极钠层的柱撑作用，抑制了充放电过程中电极不利的相结构转变，实现了最小的晶格应变，获得了十分稳定的电化学性能，有效提升了电池的寿命。储能电站安全问题至关重要，通常会由于电池的热失控，最终导致起火或爆炸。其中电池的正极与电解液的界面是导致热失控和随后电站起火爆炸的最关键因素。研究人员创造性地利用钛元素表面富集特性，为锰基层状正极“穿上”了富钛贫氧保护层的“外衣”，该表面保护层很好地提高了正极界面结构稳定性，避免了正极与电解液的副反应，阻止电池热失控。
图 2 阴阳离子协同氧化还原，突破层状氧化物正极理论容量
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