ARPA-E资助3000万美元开发高性能电化学器件
2016-03-27 16:00 来源：战略情报研究部
2月26日，美国能源部先进能源研究计划署（ARPA-E）宣布资助3000万美元设立新型固态离子导体集成优化（IONICS）主题研究计划[1]，旨在利用固态离子导体为下一代电池、燃料电池和其他电化学器件开发高性能隔膜和电极材料，研发新的制备工艺和设备集成技术，攻克大尺寸电池制造技术难关，降低电池成本，加速推进高性能电化学器件的商业部署。IONICS主题计划主要包括四大核心技术领域，参见表1。
表1 IONICS主题计划涵盖四大核心技术领域
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核心技术领域 |
研究内容 |
| 新型锂金属电极、锂离子导体 |
采用金属锂负极材料，提高锂电池能量密度；开发高性能隔膜抑制枝晶生长，提高电池稳定性和安全性；开发具备多种优异特性的新型复合离子导体材料；开发离子导电性好的锂离子导体材料（如25℃下导电率达到5×10-4S/cm），降低离子导体材料成本，降低离子导体薄膜厚度；利用自组装机制来构建钝化的界面层、活性材料或者隔膜材料等，简化制备工艺，降低电池成本 |
| 高选择性、低成本隔膜材料 |
开发具有高选择性、低成本的隔膜材料，促进离子的传输同时降低电池成本；采用阴离子交换膜或者两性聚合物，抑制电荷离子的交叉；开发水系反应溶剂，抑制电池性能衰退，延长电池循环寿命 |
| 高化学稳定性、高导电性的碱性离子交换膜 |
用碱性离子交换膜（AEM）替代酸性交换膜；通过对产物形貌的调控，制备具有不同相分离结构（即同时具有亲水和疏水性通道）的AEM，使其同时具备良好化学稳定性、导电性、机械性和合适工作温度（﹥80℃）；开发新型无机/有机复合离子交换膜；简化材料制备工艺，降低制造成本 |
| 交叉技术领域 |
开发新型的固态离子导体促进轻质金属（如Al、Mg）电化学电池的研发，开发高稳定性的金属氧化物导体；开发低成本的分离空气成分的技术，避免空气中的CO2成分参与反应，导致电池性能失效 |
（郭楷模 陈伟）
[1] Integration and Optimization of Novel Ion Conducting Solids (IONICS). https://arpa-e-foa.energy.gov/FileContent.aspx?FileID=92b0a016-687b-475a-9884-3201512f1037