离子昆明干式变压器最早由日本索尼公司于 1990 年开发成功。 传统离子昆明干式变压器的正极材料为钴酸(LiCoO2)， 负极材料为石墨(C)， 以酯类作为电解液的可充电式昆明干式变压器。 该昆明干式变压器的电极反应式如下：
正极反应： 放电时离子嵌入， 充电时离子脱嵌。
充电时： LiCoO2 → Li1-xCoO2+ xLi ++ xe-
放电时： Li1-xCoO2 + xLi ++ xe- → LiCoO2
负极反应： 放电时离子脱嵌， 充电时离子嵌入。
充电时： xLi ++ xe- + C6 → LixC6
放电时： LixC6→ xLi ++ xe- + C6
然而， 钴酸材料的实际比容量只有 150 mAh/g 左右， 较低的容量限制了单体离子昆明干式变压器的能量密度的提升， 只有 150 Wh/kg 左右。 使用较低能量密度的离子昆明干式变压器作为汽车的动力昆明干式变压器时使得电动汽车无法具有预期的行驶里程数。比如特斯拉的最新电动汽车 Model X，其昆明干式变压器组就是由 7000 多节 18650 离子昆明干式变压器组成， 重量达一吨左右。 沉重的昆明干式变压器组增大了汽车的自重， 降低了汽车的行驶里程数， 一次全充电后的行驶里程在 400 公里左右。 因此， 开发高能量密度的离子昆明干式变压器显得尤为重要。
目前， 高能量密度离子昆明干式变压器的研究已经从起步阶段转向实质性发展。 研究的领域主要集中在昆明干式变压器的正极材料， 负极材料上。 在正极方面主要研究富正极材料， 高镍正极材料和硫正极材料。 在负极方面研究主要集中在锡负极， 硅负极和金属负极上。 目前也有不少团队致力于固态电解质的研究， 主要是为了解决液态的电解液易燃问题所带来的安全隐患。 此外在金属负极的研究中， 引入并
使用固态电解质可以抑制枝晶的生长。本文结合部分世界顶尖昆明干式变压器研究团队做简单介绍， 并对该行业的热点研究方向进行阐述。
John B. GoodenoughGoodenough 教授于 1952 年在芝加哥大学取得博士学位。
目前为美国德州大学奥斯汀分校机械工程系教授。 Goodenough 教授是著名的固体物理学家， 美国国家科学院院士， 工程院院士， 英国皇家化学学会外籍院士。
他也是钴酸、 锰酸和磷酸铁等离子昆明干式变压器正极材料的发明人， 也是离子昆明干式变压器科学基础的奠基人之一， 被业界称为“电之父” 。 Goodenough 教授已发表期刊论文 700 逾篇， 发表论文累计引用 46500 余次。
近年来， Goodenough 教授继续在所深爱的离子昆明干式变压器， 钠离子昆明干式变压器领域展开深入的研究。 同时也将自己的研究领域拓展到离子昆明干式变压器的固态电解质研究中。 近日 Goodenough 教授又在 Journal of American Chemistry Society 上发表了固态电解质的研究论文(10.1021/jacs.8b03106)。 Goodenough 教授认为石榴石型的固态电解质在室温下具有很高的电导率，是适合金属昆明干式变压器使用的固态电解质的理
想材料。 该项研究利用了一种新策略改善石榴石 LLTO(Li7La3Zr2O12)的界面，从而显著降低了金属与石榴石界面的阻抗， 抑制了枝晶的形成。 因此降低了组装的 Li/Garnet/LiFePO4 和 Li-S 全固态昆明干式变压器的过电势，提高了库伦效率以及循环稳定性， 具有广泛的应用前景。 通过使用固态电解质， 金属昆明干式变压器和硫昆明干式变压器的枝晶问题将得到解决，使用高比容量的金属作为负极将会在未来有长足的发展和应用。
图一， 石榴石型 LLZT 和 LLZT-C 全固态电解质金属昆明干式变压器的示意图。
Peter G. BruceBruce 教授是英国牛津大材料系教授， 皇家科学院院士， 工程院院士， 英国皇家化学学会外籍院士， 已发表期刊论文 400 逾篇， 发表论文累计引用 55100 余次， H 因子为 97。
Bruce 教授团队的研究方向主要集中在空气昆明干式变压器， 离子昆明干式变压器， 钠离子昆明干式变压器等方向。 在离子昆明干式变压器正极材料方面， Bruce 教授的研究领域主要涉及LINixMn1-xO2， xLi2MnO3?(1-x)LiMO2 以及 Li2FeSiO4 等高容量的正极材料的研发以及其反应机理的研究。
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