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IMEC研發(fā)新型固態(tài)電池電解質(zhì) 讓固態(tài)電池可在2小時之內(nèi)充滿電
據(jù)外媒報(bào)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(tài)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(jīng)在位于比利時 Genk的EnergyVille園區(qū)的固態(tài)電池包試生產(chǎn)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(xué)（University of Hasselt）建立了合作。根據(jù)其固態(tài)電池發(fā)展路線圖，IMEC的目標(biāo)是要在2024年，讓固態(tài)鋰金屬電池的性能超過濕式鋰離子電池，而且要達(dá)到1000Wh/L，充電速率達(dá)到2-3C。
研究人員研半液態(tài)金屬陽極 將鋰電池容量提升10倍
圖片來源：卡內(nèi)基梅隆大學(xué)官網(wǎng)
據(jù)外媒報(bào)道，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（Carnegie Mellon University）梅隆理工學(xué)院的研究人員研發(fā)出一種半液態(tài)鋰金屬陽極，可為電池設(shè)計(jì)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(tǒng)鋰金屬電池相比，更加安全。
普林斯頓大學(xué)發(fā)現(xiàn)鉑替代品 或可研發(fā)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(guī)模應(yīng)用的嚴(yán)重障礙之一，因?yàn)闅淙剂想姵匦枰褂勉K。但是，據(jù)外媒報(bào)道，美國普林斯頓大學(xué)（Princeton University）生物和化學(xué)工程系教授Bruce E. Koel領(lǐng)導(dǎo)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(chǔ)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(xué)家對固態(tài)鋰電池進(jìn)行了開裂觀測 發(fā)現(xiàn)電池退化與其內(nèi)部裂紋有關(guān)
美國喬治亞理工學(xué)院(Georgia Institute of Technology)的科學(xué)家利用x射線成像技術(shù)觀察了固態(tài)鋰電池中形成的裂紋。他們說，這一發(fā)現(xiàn)改變了人們對固態(tài)電池性能的理解，并可能形成更耐用的系統(tǒng)。
該研究結(jié)果發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會能源通訊》(ACS Energy Letters)雜志上的《固態(tài)電池電解液的化學(xué)力學(xué)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(zhì)層在幾天內(nèi)如何開始形成裂紋從而導(dǎo)致對離子流的阻力增加。
新型增稠電解質(zhì)護(hù)航鋰電池安全
美國阿克倫大學(xué)高分子科學(xué)副教授Yu Zhu博士其團(tuán)隊(duì)合作，通過創(chuàng)造一個“剪切增稠”電解質(zhì)(一種能夠在沖擊下變得更加濃稠的物質(zhì))，以提升鋰離子電池的安全性。
該電解質(zhì)放置在正極和負(fù)極之間，使正極和負(fù)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(zhì)會保持柔軟狀態(tài)。
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(chǎn)剪切增稠電解質(zhì)，而此類電解質(zhì)可與商用鋰離子電池兼容，表現(xiàn)出非常好的抗沖擊性能。與傳統(tǒng)的液體電解質(zhì)相比，此類剪切增稠電解質(zhì)不會顯著降低鋰離子電池的性能。
在受到?jīng)_擊時，該電解質(zhì)會立刻成為固體，并且會因剪切增稠效應(yīng)，產(chǎn)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(tǒng)的補(bǔ)充方案，因?yàn)殡姵亟M外部熱管理系統(tǒng)往往無法應(yīng)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(shè)備。
鋰金屬陽極和液化氣電解質(zhì)結(jié)合能擦出怎樣的火花？
目前，不少關(guān)于鋰離子電池儲能技術(shù)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(xué)圣地亞哥分校的科學(xué)家們利用一種最新優(yōu)化的電解質(zhì)，將這一想法朝著商業(yè)化又邁出一步。
圣地亞哥分校的科學(xué)家們開發(fā)了一種電解質(zhì)，他們說這種電解質(zhì)與鋰金屬陽極兼容，比目前的鋰離子電池設(shè)計(jì)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(xiàn)良好，循環(huán)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(xiàng)名為“高比能快充鋰離子電池”的技術(shù)獲得了全球新能源汽車創(chuàng)新技術(shù)獎。該技術(shù)突破了石墨體系不能快速充電的技術(shù)瓶頸，在保持高能量密度、高安全性、長壽命等優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上，可在15分鐘內(nèi)完成100%充電，確保電動汽車300公里的續(xù)航里程。
寧德時代新能源科技股份有限公司科研項(xiàng)目主管程曉燕表示，目前業(yè)界為了實(shí)現(xiàn)快速充電，普遍采用鈦酸鋰和無定形碳作為負(fù)極活性材料，但是鈦酸鋰和無定形碳在實(shí)際應(yīng)用中均不可避免的存在能量密度嚴(yán)重不足、成本高的缺陷，常規(guī)增加導(dǎo)電材料用量的設(shè)計(jì)，也會影響電芯的能量密度。
“我們以石墨作為負(fù)極主材，創(chuàng)新性運(yùn)用孔道優(yōu)化和‘快離子環(huán)’技術(shù)，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(fù)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(fù)極會出現(xiàn)副產(chǎn)物，影響電芯的循環(huán)和穩(wěn)定性。”程曉燕說。
此外，技術(shù)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了“超電子網(wǎng)”技術(shù)修飾正極材料，結(jié)合正負(fù)極極片的晶體取向和容量過量系數(shù)等設(shè)計(jì)參數(shù)調(diào)配，優(yōu)化電解液、正負(fù)極的動力學(xué)性能，使化學(xué)體系和電池設(shè)計(jì)參數(shù)達(dá)到最優(yōu)匹配。
信息來源：蓋世汽車網(wǎng)、微鋰電、OFweek鋰電網(wǎng)、科技日報(bào)
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/三昧）
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