MIT开发纯锂电极并颠覆电池设计,寻求规模化生产

2020-02-06来源: EEWORLD关键字:纯锂电极  全固态电池  固态电解质

近日,麻省理工学院(MIT)的一个研究团队宣布,他们已经开发出一种全新的电池电极,可以研发出能量密度更高的电池。


取得这一突破,得益于MIT朱丽实验室将“用纯锂金属作为电池阳极”视为长期追求的目标;更让人意料不到的是,开发出纯锂电极只是作为全固态电池概念设计的一部分。


当前电池中的电解质允许锂离子在充电和放电循环中来回运动。但该团队设计的全固态电池概念放弃了目前在电池内部的两个电极之间液体或聚合物凝胶的电解质。


我们知道,全固态版本的电池,比过去曾是锂电池爆炸源的高挥发性液体电解质更安全。但固态电池面临的最大挑战之一是,当它们充电时,原子在锂金属内部堆积,导致锂金属随着充电而膨胀,金属在放电过程中收缩。电池形状这种反复变化使固体很难保持恒定的接触,并容易导致固体电解质断裂或分离。


此外,当固体电解质与锂金属接触时,物质之间的化学不稳定性使固态物质随着时间的推移而降解。


因此,该开发团队使用了不同寻常的设计,构建了两类固体,即“混合离子电子导体”(MIEC)和“电子和锂离子绝缘体”(ELI)。这两种材料在与锂金属接触时都具有化学稳定性。


在这基础上,他们还构建了一种电池内部的三维纳米结构,其形式为蜂窝状六边形的MIEC管阵列,部分阵列注入固体锂金属,形成电池电极,每个电极管中都有额外的空间。当锂在充电过程中膨胀时,它会填充管内的空位。在充电过程中,这种流动释放了膨胀产生的压力。ELI被用作MIEC壁和固体电解质层之间的“关键机械粘合剂”。


据悉,该研究团队正在尝试寻求规模化生产他们发明的途径。


关键字:纯锂电极  全固态电池  固态电解质 编辑:鲁迪 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/qcdz/ic487425.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:丰田联手松下成立合资公司 给全球客户提供方形锂电池
下一篇:美国大学设计高镍层氧化物阴极 实现更便宜/性能更好的锂离子电池

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

横滨国立大学研发新型电极材料 可实现更便宜/能量密度更高锂电池
据日本一组研究人员所说,锂离子电池可用于电动汽车等许多未来应用,但是其价格却往往高得让人望而却步。不过,据外媒报道,日本横滨国立大学Naoaki Yabuuchi教授领导的一个研究小组研发了一种新型电极材料,不仅能够让锂电池更便宜,还能够延长其寿命、让其具备更高的能量密度。(图片来源:eurekalert.org)Yabuuchi教授表示,许多研究人员已经成功地提高了电池留住电荷的能力,但是却没有提升电池有效分散电荷的能力,即让电动汽车能够具有更长的续航时间。电池中的电极材料能够帮助吸收存储的能量,并释放存储的能量为电池供电。构成电极的材料依赖于电子和锂离子的交换,极大地影响着电池的工作效率。在此前的研究中,研究人员发现,锂离子
发表于 2020-05-22
横滨国立大学研发新型电极材料 可实现更便宜/能量密度更高锂电池
特斯拉密谋的干电极技术如何改变锂电池?
自从特斯拉溢价55%收购以干电极技术为主的Maxwell公司以来,如何利用Maxwell的干电极技术为现有动力电池赋能,就一直是业内人士广泛关注的话题。有分析指出,一方面干电极技术作为新型锂电池制造工艺,对国内电池企业的湿电极技术产生影响。另一方面特斯拉“密谋”干电极技术,会缩短半固态和全固态锂电池的商业应用时间。1、什么是干电极技术?干电极技术最初应用在超级电容储能领域,随着锂电池市场需求增长,逐渐转换到锂电池制造工艺中。公开资料显示,干电极技术是一种正/负极材料压制技术,具体是将少量细粉状粘合剂(PTFE)与正极或负极材料混合,通过挤压机形成电极材料带,随后再压延在金属箔集流体上形成锂电极。2、干电极技术如何应用到锂电池制造
发表于 2020-03-04
喷墨打印锂电电极,有望助锂电突破
彼得大帝圣彼得堡工业大学(SPbPU)的科学家们正在开发一种使用喷墨打印机打印微型锂离子电池电极的技术。正在进行的研究可能有助于为生物传感器,可穿戴电子设备和其他微型设备提供电源。通过常规技术生产的锂离子电池具有高能量密度,意味着锂电池可以在很小体积里存储大量的能量。由于此属性,它们通常用于微型设备,例如智能手表,手写笔等。如今,该领域的进步已达到技术极限,进一步缩小尺寸具有挑战性。因此,找到电池制造的新方法是技术发展的关键。其他可能的解决方案包括用于集成电路生产的方法,以及各种具有高性能优势的打印方法。打印具有给定特性的电极,需要对合成条件,印刷溶液的组成和粘度以及印刷参数(例如,液滴之间的距离和所施加的层数)进行筛选,这对
发表于 2019-11-25
喷墨打印锂电电极,有望助锂电突破
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
,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
发表于 2019-10-09
道氏技术:在锂电之外,着手布局燃料电池膜电极
的燃料电池电堆生产线。与国内大咖联手,如此看来,道氏技术在锂电池之外,拟在新能源领域上继续攻城拔地。为何会选择膜电极?膜电极(MEA)是燃料电池电化学反应的核心组件,由催化剂、质子交换膜及扩散层组成,相当于燃料电池的心脏,占电堆成本的60-70%。目前膜电极仍高度依赖进口,因此是制约我国氢燃料电池产业发展的重要原因。编辑点评:此次合作是道氏技术在新能源汽车领域的又一重要布局,有利于增强其在氢燃料电池领域的研发和产业化应用能力,实现燃料电池膜电极等关键材料的进口替代,从而为其业绩持续增长打造更宽的护城河。
发表于 2019-03-18
道氏技术:在锂电之外,着手布局燃料电池膜电极
日本制成全固态锂硫电池 比传统锂离子二次电池的能量密度高4倍
据外媒报道,日本丰桥技术科学大学(Toyohashi University of Technology)电气与电子信息工程系的一组科学家采用一种低成本的简单液相法合成了一种活性含硫材料和碳纳米纤维(CNF)复合材料。研究人员采用液相法制成了硫-CNF复合材料,再制成了全固态锂硫电池,与锂离子二次电池相比,其放电容量更高、循环稳定性更好。因此,未来,此类固态锂硫电池将能够用于电动汽车等。去年获得诺贝尔化学奖的锂离子二次电池已被广泛应用于智能手机、电动汽车等领域。近年来,由于混合动力汽车和电动汽车的数量增加,全固态电池作为下一代电池也受到了关注。特别是全固态锂硫电池的能量密度是传统锂离子二次电池的5倍,因而其备受关注。不过,硫是一种
发表于 2020-04-20
日本制成全固态锂硫电池 比传统锂离子二次电池的能量密度高4倍
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 © 2005-2020 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved