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科技

前沿丨電池領域研究進展匯總(2019.07.01-07.16)

中國粉體網 2019/7/18 11:57:06 點擊 2111 次

導讀 電池領域研究進展匯總(2019.07.01-07.16)。

中國粉體網訊


IMEC研發新型固態電池電解質 讓固態電池可在2小時之內充滿電


據外媒報道,比利時微電子研究中心(IMEC)宣布,其與 EnergyVille合作,合力推出了固態鋰金屬電池,該電池的能量密度超過400 Wh/liter,充電速度提升至2小時(0.5C)就可將電池充滿。此外,IMEC還宣布,其已經在位于比利時 Genk的EnergyVille園區的固態電池包試生產線上,升級電池材料和電池工藝;而且還與比利時哈塞爾特大學(University of Hasselt)建立了合作。根據其固態電池發展路線圖,IMEC的目標是要在2024年,讓固態鋰金屬電池的性能超過濕式鋰離子電池,而且要達到1000Wh/L,充電速率達到2-3C。


研究人員研半液態金屬陽極 將鋰電池容量提升10倍


 

圖片來源:卡內基梅隆大學官網


據外媒報道,卡內基梅隆大學(Carnegie Mellon University)梅隆理工學院的研究人員研發出一種半液態鋰金屬陽極,可為電池設計提供一種新范式。利用此種新型電極制成的鋰電池將具有更高的容量,而且與采用鋁箔制成陽極的傳統鋰金屬電池相比,更加安全。


普林斯頓大學發現鉑替代品 或可研發更便宜的燃料電池


眾所周知,鉑很昂貴,也是電動汽車其中一種能源-氫燃料電池得以大規模應用的嚴重障礙之一,因為氫燃料電池需要使用鉑。但是,據外媒報道,美國普林斯頓大學(Princeton University)生物和化學工程系教授Bruce E. Koel領導的研究小組成功尋找了一種更便宜的鉑材料替代品。研究人員表示,找到了一種以鉿為基礎的化合物,工作效率約是鉑材料的60%,但是成本卻僅為鉑材料的五分之一左右。


科學家對固態鋰電池進行了開裂觀測 發現電池退化與其內部裂紋有關


美國喬治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)的科學家利用x射線成像技術觀察了固態鋰電池中形成的裂紋。他們說,這一發現改變了人們對固態電池性能的理解,并可能形成更耐用的系統。


 


該研究結果發表在《美國化學學會能源通訊》(ACS Energy Letters)雜志上的《固態電池電解液的化學力學降解可視化》(Visualizing Chemomechanical Degradation of a Solid-State Battery Electrolyte)論文中,論文闡明了電解質層在幾天內如何開始形成裂紋從而導致對離子流的阻力增加。


新型增稠電解質護航鋰電池安全


美國阿克倫大學高分子科學副教授Yu Zhu博士其團隊合作,通過創造一個“剪切增稠”電解質(一種能夠在沖擊下變得更加濃稠的物質),以提升鋰離子電池的安全性。


該電解質放置在正極和負極之間,使正極和負極能夠抗擊沖擊,因而在任何碰撞事故下,都不會引起電池起火或爆炸。而在正常情況下,該新型電解質會保持柔軟狀態。


Zhu表示,在初步研究中,我們展示了一種改性低成本玻璃纖維,能夠生產剪切增稠電解質,而此類電解質可與商用鋰離子電池兼容,表現出非常好的抗沖擊性能。與傳統的液體電解質相比,此類剪切增稠電解質不會顯著降低鋰離子電池的性能。


在受到沖擊時,該電解質會立刻成為固體,并且會因剪切增稠效應,產生更大的力以對抗外部沖擊。該解決方案可作為電池組外部熱管理系統的補充方案,因為電池組外部熱管理系統往往無法應對電池突然遭受外部沖擊的情況。


此外,Zhu表示該研究除了可以提升鋰離子電池的安全性,特別是提升用于電動汽車的鋰離子電池的安全性,還可用于其他用途,如用于防彈儲能設備。


鋰金屬陽極和液化氣電解質結合能擦出怎樣的火花?


 


目前,不少關于鋰離子電池儲能技術的新概念都有可能會大大提高電池的容量。其中一個概念是金屬鋰做陽極,這可能會使能量密度增加50%以上。加州大學圣地亞哥分校的科學家們利用一種最新優化的電解質,將這一想法朝著商業化又邁出一步。


圣地亞哥分校的科學家們開發了一種電解質,他們說這種電解質與鋰金屬陽極兼容,比目前的鋰離子電池設計具有更高的能量密度,這可以使電池在零下60 ℃的低溫下也表現良好,循環效率可以超過98%。


新型電池讓電動汽車甩掉“充電焦慮”


在2019世界新能源汽車大會上,一項名為“高比能快充鋰離子電池”的技術獲得了全球新能源汽車創新技術獎。該技術突破了石墨體系不能快速充電的技術瓶頸,在保持高能量密度、高安全性、長壽命等優點基礎上,可在15分鐘內完成100%充電,確保電動汽車300公里的續航里程。


寧德時代新能源科技股份有限公司科研項目主管程曉燕表示,目前業界為了實現快速充電,普遍采用鈦酸鋰和無定形碳作為負極活性材料,但是鈦酸鋰和無定形碳在實際應用中均不可避免的存在能量密度嚴重不足、成本高的缺陷,常規增加導電材料用量的設計,也會影響電芯的能量密度。


“我們以石墨作為負極主材,創新性運用孔道優化和‘快離子環’技術,在石墨表面打造一圈高速通道,使鋰離子能快速嵌入石墨的任何位置,大大提高鋰離子在石墨負極的嵌入速度,并且,修飾后的石墨兼顧超級快充和高能量密度的特性,不會在快充時在負極會出現副產物,影響電芯的循環和穩定性?!背虝匝嗾f。


此外,技術團隊開發了“超電子網”技術修飾正極材料,結合正負極極片的晶體取向和容量過量系數等設計參數調配,優化電解液、正負極的動力學性能,使化學體系和電池設計參數達到最優匹配。


信息來源:蓋世汽車網、微鋰電、OFweek鋰電網、科技日報

(中國粉體網編輯整理/三昧)

注:圖片非商業用途,存在侵權告知刪除!


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