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前沿丨国外电池领域研究进展汇总(2019.3)


来源:中国粉体网   墨玉

[导读]  国外电池领域研究进展汇总

中国粉体网讯  


锂金属有望成为全固态电池的最终阳极材料


日本东北大学和高能加速器研究组织的科学家,开发出一种新的复合氢化物锂超离子导体。研究人员表示,通过设计氢簇(复合阴离子)结构实现的这一新材料,对锂金属显示出了极高的稳定性,使锂金属有望成为全固态电池的最终阳极材料,催生出迄今能量密度最高的全固态电池。




“双电解质”架构显著提升锂离子电池性能


电池材料初创公司24M宣布,已研发出一个“双电解质”架构,能够显著提升电动汽车的电池性能。改进锂离子电池引发了类似于“打地鼠”(whack-a-mole)的效应,提高了电池中的一种属性(如能量密度),就可能会破坏另一种运行特性(如循环寿命)。但是24M研发的双电解质可能可以改变此类情况,该架构可让不同的电解质分别置于电池阴阳极两侧,如此一来,电池设计师就不必让一种电解质为两侧服务,从而使得24M可以独立地优化两种电解质。


“空气电池”蓄电量惊人 日企正尝试推进其实用化


日本在电池技术方面的研发向来投入较大,而且在成熟的概念设计都是全球领先的。其中,空气电池就是日本在推进的方向之一。空气电池是新一代技术的有力候选之一,可通过与空气中的氧气发生化学反应来进行发电。由于氧气可以无限量供应,理论上空气电池蓄电量可达锂电池的5至10倍。因此,日本企业陆续研发大幅提高空气电池使用寿命的技术,使用寿命是有“终极蓄电池”之称的空气电池的最大课题。据悉,目前FDK公司开发的空气电池有望3年后实现实用化。日本电信电话公司(NTT)试制出使用寿命较长的锂空气电池。


康奈尔大学固态电池技术取得突破


美国康奈尔大学(Cornell University)的一项新研究改进了固态电池的设计。固态电池本质上比现有的锂离子电池更安全,能量密度也更高,锂离子电池依赖易燃液体电解质将存储在分子键中的化学能量快速转移至电能中。康奈尔大学研究人员将液体电解质转化为电化学电池内部的固体聚合物,利用了液体和固体的特性以克服当前影响电池设计的关键限制。


镁电池又有新进展


英国伦敦大学学院和美国芝加哥大学的研究人员已经发现,镁铬氧化物微粒或许是研发一种新型镁电池的关键,这种电池将比传统的锂离子电池拥有更强的蓄电能力。此项研究发表在英国皇家化学学会杂志《纳米尺度》上。据了解,这项研究公布了制造这种新材料的全新方法,该材料能够可逆地存储高度活跃的镁离子。该研究团队宣称,这意味着他们向镁电池又迈出了重要一步。迄今为止,只有极少数无机材料表现出了可逆的镁离子吸收和排除能力,这对于镁电池来说是至关重要的。


美国大学发现添加氧化物涂层或可解决电池过热问题


多年来,研究人员一直在寻找解决锂离子电池热失控(即电池积累过多热量)的方法。如今,美国德克萨斯大学达拉斯分校(University of Texas at Dallas)的研究人员发现,问题不是出在电池材料内部,而是出在电池材料表面。该研究小组认为,此次发现可能会改变制造商生产电池的方式。Cho博士建议,可以在电池表面添加一层经过设计的氧化物涂层。解决电池过热难题,可将电池容量提高20%至30%,改造后的电池可以经受住更长的充电时间。


基于上述新发现,该研究小组表示,已经有业界人士有兴趣与达拉斯分校合作,研发用于电动汽车电池的下一代阴极材料。此外,该研究小组还与美国海军研究实验室(U.S.Naval Research Laboratory)实验室合作,进行一项后续研究,以提高电池阴极材料的容量和安全性。

研究人员研发增强型SEI可提高锂金属电池能量密度/性能/安全性


美国宾夕法尼亚州立大学(Penn State)研究人员表示,利用一种新研发的固态电解质界面膜(SEI),可充电锂金属电池可实现更高的能量密度,更佳性能以及更好的安全性。研究人员研发的聚合物能够与锂金属表明形成爪状键合,以无源方式为锂表面提供所需能量,使其不会与电解质中的分子发生反应,而纳米片在复合材料中起到机械屏障的作用,防止锂金属中形成树突。通过化学和工程设计以及合作,该技术能够在原子水平上控制锂表面。此外,该反应性聚合物还减轻了电池重量、降低了制造成本,进一步促进锂金属电池未来发展。


参考来源:

中国科技网、盖世汽车网、OFweek锂电网


(中国粉体网编辑整理/墨玉)

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