12月27日,“超越传统的电池体系”重大研究计划重点支持项目“高库伦效率复合锂负极的锂沉积和界相膜的调控机制”启动会暨全固态电池战略研讨会在深圳大学守信楼420会议室顺利召开。会议汇聚了来自南开大学、厦门大学、清华大学、中国科学院、中国科学技术大学、北京大学、上海交通大学等高校与科研院所的多位院士和知名专家学者,以及深圳大学科发院、化环院领导和科研骨干,共同围绕新型电池体系、固态电池发展趋势以及关键科学问题展开深入交流与战略研讨。本次会议集重大研究计划重点支持项目启动会与固态电池前沿方向研讨于一体,既立足基础科学问题,又面向国家战略需求和产业发展方向,充分体现了深圳大学在新型能源材料与电池技术领域的前瞻布局与责任担当。
在“双碳”目标和新型能源体系加速构建的时代背景下,发展安全性更高、能量密度更大、环境适应性更强的新一代电池技术已成为国际科技竞争的重要方向。相较于传统液态锂离子电池,全固态电池被认为在安全性和能量密度方面具有显著优势,是未来高端储能和动力电池的重要发展方向。然而,固态电池在界面稳定性、离子传输、材料成本及规模化制造等方面仍面临诸多基础科学与工程技术挑战。正是在这一背景下,本次会议的召开具有鲜明的问题导向和突出的战略意义。
会议于上午9时正式开幕。开幕式由深圳大学化学与环境工程学院特聘教授、项目负责人王丹主持。王丹教授首先介绍了到会的校内外领导与专家,对各位嘉宾长期以来对深圳大学相关学科发展的关心与支持表示诚挚感谢。
随后,中国科学院院士、南开大学常务副校长陈军院士致辞。陈军院士系统阐述了新型电池体系在国家能源安全和科技竞争格局中的重要地位,指出在当前国际形势和技术快速演进背景下,亟需在基础科学问题上形成持续、深入的研究积累,通过材料创新与机理突破夯实未来技术发展的根基。他充分肯定了深圳大学在新型电池与能源材料方向的前瞻布局,并对项目实施和青年科研人员成长提出了殷切期望。
深圳大学化学与环境工程学院副院长(主持工作)何传新特聘教授随后致辞。他表示,学院将充分整合校内外科研资源,为重大项目的顺利实施提供有力保障,并以此为契机,持续提升学院在能源材料与电化学方向的学术影响力和人才培养水平。
在随后进行的项目启动会汇报环节中,王丹教授围绕“高库伦效率复合锂负极的锂沉积和界相膜的调控机制”作了系统汇报,从研究背景、科学问题、研究内容与技术路线等方面全面介绍了项目的总体思路。汇报指出,金属锂负极在高能量密度电池体系中具有不可替代的潜力,但其在循环过程中易出现枝晶生长、界面不稳定及库伦效率低等问题,严重制约了实际应用。针对上述挑战,项目提出构筑具有中空多壳层结构的复合锂负极体系,通过结构设计与界面调控协同作用,引导锂的可控沉积行为,提升界相膜的稳定性,从而实现高库伦效率与长循环寿命的统一。
合作单位代表北京理工大学张学强副教授随后作了补充汇报,重点介绍了相关研究的前期基础和协同研究方案,从异质中空结构构筑、锂沉积行为的原位观测、界相膜组成与演化分析等方面展示了项目团队在该方向上的积累与优势。两位汇报人从基础机理研究与高性能电池构筑两个层面,系统论证了项目的创新性、科学价值与实施可行性,获得了与会专家的高度关注。
在专家讨论环节,中国科学院院士孙世刚、黄云辉教授、李泓研究员、张强教授、余彦教授、陆俊教授、唐永炳研究员、焦淑红教授、李永研究员等多位院士和知名专家围绕项目核心科学问题,从材料结构、传质动力学、界面演化及应用场景等多个维度展开了深入而富有建设性的讨论。
与会专家一致认为,该项目紧密围绕金属锂负极这一制约新型高能量密度电池体系发展的核心瓶颈,有望解决多层中空复合结构中的传质与沉积动力学问题,高电流密度或高容量沉积条件下结构的稳定性,锂沉积和界相膜演化过程的原位或准原位表征等关键问题。研究目标明确,问题凝练到位,整体技术路线体现出鲜明的原创性与前瞻性,具有开展系统深入研究的良好基础。此外,专家也指出该中空多壳层结构的复合锂负极不但可以应用于新型的液态电池上,也可应用固态锂离子与钠离子电池,为构建高性能电池材料体系提供了独树一帜的思路与解决方案。
在随后举行的全固态电池战略研讨环节,胡江涛副教授和王俊雄副研究员分别就未来固态电池研究规划作了专题汇报。胡江涛副教授结合自身研究积累与深圳大学现有科研条件,重点介绍了固态电池体系中正极材料产氧行为的调控思路、聚合物与卤化物固态电解质的新材料设计构想,以及原位表征和高端测试技术在揭示固态电池关键机理中的重要作用。王俊雄副研究员则从新材料创制与实际应用需求出发,提出构建高性能、低成本固态电池体系的整体设想,强调通过绿色合成、循环利用以及数据驱动方法,加速新材料与新机理的发现,推动固态电池研究从实验室走向工程应用。
在战略研讨的专家讨论中,与会专家围绕固态电池安全性、研究特色凝练以及评价指标体系等问题展开了深入交流。专家们指出,安全性与性能是目前固态电池评价的核心指标,且当前固态电池研究路线多样、投入巨大。深圳大学研究团队围绕中空多壳层结构的设计与复合为特色的全固态电池研究方案,立足自身优势,聚焦关键科学问题,研究主线清晰且可持续,具有突出的创新性,为高性能全固态电池的快速发展提供了全新思路,有望成为我国引领的国际先进的全固态电池新技术。
此外,推动该复合材料技术在液态、固态电池中的跨体系应用,有助于理解锂离子跨界面传输机制、界面接触状态以及界相膜的形成与演化规律,缓解锂金属负极在反复循环过程中的疲劳损伤与界面失效关键难题。与会专家普遍认为,在现有思路基础上,结合原位表征手段、多尺度模拟与实验验证,与广东本地大量新能源电池企业资源开展产学研合作,有望取得具有国际影响力的研究成果以及产业突破,为深圳大学实现高能电池研究“大成果、大项目、大转化”的美好愿景。
会议最后,由陈军院士对本次会议进行了总结。他指出,本次启动会暨战略研讨会内容充实、讨论深入,既对具体科研项目提出了高水平的指导意见,也从更宏观的层面为深圳大学固态电池研究的未来发展指明了方向。相关研究团队表示,将认真吸纳专家建议,立足团队研究基础,进一步完善研究方案,持续推进具有深圳大学特色的新型电池体系和全固态电池体系的研究,力争在基础理论突破和关键技术创新方面取得系列高水平成果。
本次会议的成功举办,不仅为重大科研项目的高质量实施奠定了坚实基础,也为深圳大学在新型能源材料与固态电池领域的长期布局凝聚了共识。未来,深圳大学将继续发挥多学科交叉与区位优势,加强与国内外高校、科研机构及产业界的合作,积极服务国家能源战略和粤港澳大湾区高质量发展,为构建安全、高效、可持续的能源体系贡献“深大力量”。