研究人员发明新涂层与固态复合物电极,提高锂电池的容量与安全

2019-10-09来源: 中国科技网关键字:固态复合物电极  锂电池

据外媒报道,美国斯坦福大学和SLAC国家加速器实验室的研究人员发表在《焦耳》杂志上的一项研究指出,他们发明了一种新的涂层,可以使轻量金属锂电池安全持久,这将引领下一代电动汽车的诞生。


在实验室测试中,涂层显著延长了电池的寿命,它还通过极大地限制穿透电池正负极之间隔板的析锂来处理燃烧问题。


研究人员指出,金属锂电池每磅的能量至少比锂离子电池多三分之一,而且非常轻,因为它们使用轻量锂作为带正电荷的一端,而不是更重的石墨。如果金属锂电池更可靠,从笔记本电脑到手机,这些便携式电子产品都能从中受益,但真正的收入来源将是汽车。电动汽车最大的阻力是电池就占据了成本的四分之一,这触及电动汽车生产成本的核心问题。


传统锂离子电池的容量已经发展到了极限,因此,开发新型电池以满足现代电子设备的高能量密度要求至关重要。


斯坦福大学和SLAC的研究小组在一个标准金属锂电池的正电荷端(称为阳极)上测试了它们的涂层,正电荷端通常形成析锂。最终,他们将特殊涂层的阳极与其他市场上可买到的组件结合起来,创造出一种完全可运行的电池。经过160次循环使用后,他们的金属锂电池仍能提供第一次循环时85%的电能。普通的金属锂电池在如此多次循环后会大概只能释放约30%的能量,即使它们不会爆炸,作用也不大了。


这种新的涂层通过形成一个分子网络来阻止析锂的形成,这个网络可以将带电的锂离子均匀地输送到电极上。它可以防止这些电池发生不必要的化学反应,还可以减少阳极上的化学物质积聚以避免它们破坏电池的供电能力。


研究小组目前正在改进其涂层设计,以便在更多周期内测试电池及提高容量保持率。


固态复合物电极


顶级学术期刊《Matter》8月刊登中国科学技术大学的马骋教授和他的合作者最新成果。该成果提出一种新策略,可以有效解决下一代固态锂电池中电极材料和固态电解质接触差这一关键问题,合成出的固态复合物电极展现出优异的容量和倍率性能。


当前主流锂电池使用液态电解质,存在起火等安全隐患,且特定体积内能够储存的能量有限,但能解决这些问题的下一代固态锂电池仍存在很多尚未攻克的难题。用固态电解质替换传统锂离子电池中的有机液态电解质可以极大缓解安全问题,且有望突破能量密度的“玻璃天花板”。然而,主流电极材料也是固态物质,由于两种固态物质之间的接触几乎不可能像固-液接触那样充分,目前使用固态电解质的电池难以实现良好的电极-电解质接触,电池整体性能也并不令人满意。


马骋团队及其合作者通过对一种经典钙钛矿结构的固态电解质中的杂质相进行原子级观测,虽然杂质和固态电解质结构迥异,研究者却观察到他们的原子在界面处能以相互外延的形式排布。经过一系列细致的结构和化学分析,研究者发现这一杂质相和高容量的富锂层状物电极结构相同。


利用观察结果,研究者将成分和钙钛矿固态电解质相同的非晶粉末在富锂层状物颗粒的表面做成结晶,成功地在新复合物电极中实现两种固态材料间充分、紧密的接触。解决了电极-电解质接触问题,这种固-固复合物电极的倍率性能可以和固-液复合物电极相媲美。更重要的是,研究者还发现这种外延的固-固接触可以容忍很大的晶格错配,因此他们提出的策略可适用于多种钙钛矿固态电解质和层状电极。


关键字:固态复合物电极  锂电池 编辑:鲁迪 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/qcdz/ic476584.html 本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:WAE展示自适应多化学电池技术 同时提高能量和功率密度
下一篇:雷诺2025年拟推无钴固态电池,能否突破技术和资源制约?

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利

推荐阅读

磷酸铁锂电池市场占有率逐月增长
遥遥领先的地位,这三家企业在 9 月份的市场占有率达到惊人的 77.12%。  从电池技术路线来看,9 月份新能源专用车磷酸铁锂电池装机量为 158.09MWh,占比 84.20%;三元电池装机量 26.75MWh,占比 14.24%;锰酸锂电池装机量 2.65MWh,占比 1.41%;其它(未标志技术路线)电池装机量 0.28MWh,占比 0.15%。 起点锂电大数据注意到,相比 8 月份磷酸铁锂电池 80.55%的市场占有率,在 9 月份, 磷酸铁锂电池的市场占有率又进一步上升了。从电池封装形式来看,方形电池装机量 165.92MWh,占比 88.33%;圆柱电池装机量为 20.23MWh,占比
发表于 2019-10-16
磷酸铁锂电池市场占有率逐月增长
CS5095,用于三节锂电池串联的USB 5V输入升压充电管理
12V供电是很多电子元器件或者很多电子产品标准的电源电压。便携式电子产品也不例外,比如对马达转速要求更高的便携式户外榨汁机、对加热速度要求更快的手持打印机、又比如便携式蓝牙音响对输出功率要求更大等等。三节锂电串联12.6V供电是对应的主要方式。  锂电池当然离不开充电电路,传统三节锂电串联充电管理以降压充电为主。当下USB 5V充电器可以说人手一个以上毫不夸张,并且5V/3A输出的充电器也很常见。为适应消费者以及市场需求,用于三节锂电池串联的USB 5V输入升压充电管理应运而生。随手一根USB线就可以充电,极大提高此类便携式产品的使用方便性,并且成品厂家可以考虑不配充电器出货,降低了整体成本。深圳市永阜康科技有限公司针对
发表于 2019-10-15
CS5095,用于三节锂电池串联的USB 5V输入升压充电管理
磷酸铁锂电池卷土重来
一段时间以来,电动汽车发生的多起自燃事故,令人们对电动汽车动力电池的质量忧心忡忡。因此,有关动力电池的一举一动,都吸引着众人的目光。近日,工信部2019年第八批《新能源汽车推广应用推荐车型目录》(以下简称《目录》)公布,其中有5款车型选装了磷酸铁锂电池,包括奇瑞新能源新款车型小蚂蚁,其将现款车型所使用的三元锂电池更换为磷酸铁锂电池。事实上,在补贴退坡、电动汽车存安全隐忧的背景下,一些车企又重新瞄准了磷酸铁锂电池。“这是车企在综合安全、性能、成本、市场等多种因素后作出的选择,虽然磷酸铁锂电池与三元锂电池在一些参数上互有参差,但随着一些动力电池企业技术的进步,磷酸铁锂电池的优势正日益显现。”湖南大学材料科学与工程学院教授黄宏文在接
发表于 2019-10-11
磷酸铁锂电池卷土重来
电动车福音!97岁诺奖得主正研发超级电池 带电量翻三倍
车东西10月9日消息,瑞典皇家科学院今天下午宣布,2019年诺贝尔化学奖授予约翰·B·古迪纳夫(John B. Goodenough)、斯坦利·威廷汉(M. Stanley Whittingham) 和吉野彰(Akira Yoshino)三人,以表彰他们在开发锂离子电池方面作出的杰出贡献。威廷汉曾用二硫化钛作为锂电池阴极材料,古迪纳夫于1980年证明嵌入锂离子电池的氧化钴可产生4伏电压,成为锂电池历史上的重大技术突破。1985年,吉野彰以古迪纳夫发现的阴极材料为基础推出首个可商用的锂电池。事实上,今年97岁高龄的古迪纳夫也是公认的“锂电池之父”,可以说,没有他就没有锂电池,没有今天的手机和电脑,更没有正在蓬勃发展的电
发表于 2019-10-10
电动车福音!97岁诺奖得主正研发超级电池 带电量翻三倍
锂电池如何改变汽车,从2019诺贝尔化学奖开始说起
10月9日下午,2019年诺贝尔化学奖授予给了约翰·古迪纳夫(John Goodenough)、斯坦利·惠廷汉姆(Stanley Whittingham)和吉野彰(Akira Yoshino),以表彰他们在锂电池领域的突出贡献。从上世纪70年代,锂电池的基本概念提出,到1991年首次进入市场,如今,锂电池已经被应用到方方面面,彻底改变了人们的生活。如果说,上世纪90年代,锂离子电池被成功运用到手机中,标志着锂离子时代的到来。而如今,随着汽车电动化浪潮的兴起,锂电池大施拳脚,作为电动汽车的“心脏”,重新“定义”汽车。 汽车电动化势不可挡在全球汽车业百年历史中,有两款汽车的诞生被称为具有里程碑式意义。1886年,德国人卡尔
发表于 2019-10-10
锂电池如何改变汽车,从2019诺贝尔化学奖开始说起
2019诺贝尔化学奖给了锂电池,他们创造了一个可充电的世界
10月9日,瑞典皇家科学院宣布,将2019年诺贝尔化学奖授予德州大学奥斯汀分校教授John B.Goodenough,纽约州立大学宾汉姆顿分校教授M.Stanley Whittingham,以及日本名城大学教授吉野彰,以表彰他们“在发明锂电池过程中做出的贡献”。  他们创造了一个可充电的世界2019年度诺贝尔化学奖奖励锂电池的发明。这种轻巧,可充电且性能强劲的电池今天早已进入寻常百姓家,被每一部手机,笔记本和其他电子设备所使用。它还能用于存储太阳能和风能,从而让构建一个零化石燃料使用的社会成为可能。  锂电池被全球范围被被广泛用于为便携式电子设备提供电力,方面我们通讯,工作,开展研究,听音乐,或者检索知识。锂电池的发明还让
发表于 2019-10-10
2019诺贝尔化学奖给了锂电池,他们创造了一个可充电的世界
小广播
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2019 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved