1. 液流电池

当今世界，风力和太阳能发电在清洁能源普及领域占据了主导地位。鉴于其间歇性及不连续性等特点，研发储能时长≥8小时的储能技术成为十分关键的发展方向。传统锂离子电池(3~4小时)继续提升储能时间将导致总体成本翻倍，而液流电池独特的能量/功率解耦合的设计使得能量成本随持续放电时长增加而降低，是适用于大规模长时储能(long-duration energy storage)的理想技术，受到越来越多的关注。本课题组将针对适用于长时储能的液流电池技术所面临的诸多挑战与困难开展研究，合理化设计新型氧化还原活性物质及离子交换膜以实现低成本、高稳定性及高能量密度的新一代液流电池大型储能设备。

代表性论文：

1. Li Z. and Lu Y.C.*, “Advanced Aqueous Redox Flow Batteries Design: Ready for Long-duration Energy Storage Applications?”, MRS Energy & Sustainability, 2022

2. Li Z. and Lu Y.C.*, “Polysulfide-based redox flow batteries with long life and low levelized cost enabled by charge-reinforced ion-selective membrane”, Nature Energy, 2021, 6, 517-528

3. Li Z. and Lu Y.C.*, "Materials Design of Aqueous Redox Flow Batteries: Fundamental Challenges and Mitigation Strategies", Advanced Materials, 2020, 2002132

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2. 金属-硫电池

单质硫正极成本低廉、储量丰富，其理论比容量更高达1675mAh g^-1，例如组成锂硫电池后理论能量密度超过2600Wh kg^-1，为锂离子电池能量密度的3~5倍，是下一代储能技术的重要发展分支。然而，受制于多硫化物中间产物的穿梭效应及正极绝缘固态终端产物(硫单质和硫化锂)生成等挑战，在常规金属-硫电池中，硫利用率远低于其理论值。同时，锂金属负极的稳定性也极大地限制了锂硫电池体系的进一步发展。针对以上诸多问题，本课题组将致力于推动更为广泛的金属-硫电池的发展，研发新型金属-硫电池体系适用的电解液及电极设计，推动兼具低成本、高能量密度、长寿命、高安全性及宽温域的新型硫电池的商业化进程。

代表性论文：

1. Li Z., Zhou Y., Wang Y., and Lu Y.C.*, “Solvent‐Mediated Li2S Electrodeposition: A Critical Manipulator in Lithium–Sulfur Batteries”, Advanced Energy Materials, 2019, 9, 1802207.

2. Li Z., Jiang H., Lai N.C., Zhao T.S., Lu Y.C.* "Designing Effective Solvent–Catalyst Interface for Catalytic Sulfur Conversion in Lithium–Sulfur Batteries", Chemistry of Materials, 2019, 31,10186-10196

 

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    3. 安全锂离子电池

锂离子电池在当今电子市场占据主导地位，在未来几十年中，市场对于锂离子电池的需求仍会继续上升。近年来，诸多关于锂离子电池安全性的报道使得研发高安全性锂离子电池成为重要的课题。本课题组将针对新型锂离子电池不可燃电解液的研发、电极与电解液界面调控及锂离子电池热失控行为监控等方面展开工作，推动未来高安全性锂离子电池的发展。

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