【原创】前沿丨电池领域研究进展汇总(2019.4)


来源:中国粉体网   墨玉

[导读]  前沿丨电池领域研究进展汇总(2019.4)

中国粉体网讯  


新型纳米材料有望将锂离子电池性能提高10倍


比利时IMEC(微电子研究中心)近日展示了一种新型纳米微粒材料,这可能意味着其在可持续应用领域的突破,由于其独特的材料性能和易于制造的结合,它有希望被作为广泛的(可持续)工业应用。比如,更高效的电池,更好的催化转换器,燃料电池和氢气的生产。这种独特的材料可以通过廉价的阳极氧化和电镀工艺制造,而模具是由铝箔阳极氧化形成的,可以在其中沉积各种各样的材料。将电池电极中的锂转化为锂离子时,纳米网材料可以实现大容量、快速充电,因为它的大表面结合了高孔隙率,具有高储能材料的负载,同时它仍然作为一个纳米薄膜与集电体紧密接触。



扫描电镜图像显示出高度规则的结构


加拿大阿尔伯塔大学近日研究出新型的硅基锂电池


加拿大阿尔伯塔大学近日研究出新型的硅基锂电池,将硅作为负极代替传统的石墨,与当前电池电芯产品相比,其充电容量(charge capacity)翻了10倍。这是因为与石墨相比,硅对于锂离子的吸纳量更大,但是也存在弊端,在多次充放电后,硅容易碎裂,因为其在吸收和释放锂离子后,自身会膨胀和收缩从而出现裂痕。为了提高硅的性能,通常将硅材料纳米化和复合化,如此能够防止断裂,最大限度地提高电池的稳定性和其他性能。相关人员表示,该技术如果用于电动汽车电池,其续航里程数或许能够提高10倍。


北理工在发表钠离子电池负极研究新成果


近日,北京理工大学化学与化工学院孙克宁团队在高倍率、长循环钠离子电池负极研究方面取得新的研究进展。通过构建介孔中空结构并采用杂原子调控碳层间距,获得了具有较高倍率性能及循环稳定性的碳负极材料。该研究成果以《Heteroatom-Doped Mesoporous Hollow Carbon Spheres for Fast Sodium Storage with an Ultralong Cycle Life》为题在线发表在国际能源类期刊《Advanced Energy Materials》(《先进能源材料》,影响因子21.8)上。本文的通讯作者为孙克宁教授及孙旺特别副研究员,第一作者为北京理工大学化学与化工学院博士研究生倪丹。


国联汽车研究院合作加拿大西安大略大学研究固态电池


据外媒报道,加拿大西安大略大学(Western University)正与中国研究人员合作,为电动汽车研发电池。当地时间4月10日上午,国联汽车动力电池研究院有限责任公司(China Automotive Battery Research Institute Co.Ltd.,国联研究院Glabat)高管与加拿大安大略省伦敦市市长Ed Holder一道,参加了Glabat固态电池公司(Glabat Solid-State Battery Inc.)的正式开业仪式。Glabat固态电池公司是国联汽车动力电池研究院有限责任公司(国联研究院组建了中国首个制造业创新中心——国家动力电池创新中心)设立于北美的唯一研发型高科技公司。据高管们表示,此次合作旨在加强对固态电池的研究。固态电池可能成为传统锂离子电池的替代电池。


福特投资Solid Power合作研发电动汽车全固态电池


据外媒报道,Solid Power正与福特汽车公司(Ford Motor Company)合作,为下一代电动汽车研发全固态电池。与目前工业标准锂离子电池相比,固态电池性能更好、安全性更高。此次合作将侧重于研发符合汽车应用要求的全固态电池,充分利用Solid Power首款全自动、卷对卷技术(roll-to-roll)生产设施,预计将于2019年第二季度全面投产。


2018年9月,Solid Power宣布在A轮融资中筹集了2000万美元(约合1.3亿元人民币)。随后,福特公司参与了该公司的下一轮融资,此次融资投资者还包括Volta Energy Technologies、现代CRADLE、三星风投公司(Samsung Venture Investment Corp.)、Sanoh Industrial Co.、Solvay Ventures和A123 Systems。2017年12月,Solid Power宣布与宝马集团(BMW Group)合作,共同研发电动汽车固态电池,并定制Solid Power的技术以满足高性能电动汽车的要求。


UCL造出柔性纳米带提高电池性能


据外媒报道,伦敦大学学院(UCL)研究人员,率先在世界上制造出由晶体磷构成的柔性纳米带,有望广泛应用于能源存储和电子领域,实现快速充电、大容量电池和从余热中回收电能等。日前,在《自然》杂志上发表的一篇论文中,该校研究人员与布里斯托尔大学、弗吉尼亚联邦大学和洛桑联邦理工学院的团队成员一起,描述了他们是如何意外地制造出这种微小的磷带。


研究人员尝试在零下50摄氏度下,将黑磷与溶解在液态氨中的锂离子混合,制造出二维磷烯薄片。24小时后,他们除去氨,并用有机溶剂代替。研究人员不断进行微调,直到他们生产出样本,其中大部分是带状物。这种带状物具有典型的单原子层高度,宽度为4-50纳米,测量长度可达75微米。该论文的第一作者米奇·沃茨(Mitch Watts)说,它们极其扁平、透明,而且异常柔韧。


在电池中使用磷烯带,可能使锂离子极快扩散,从而实现快速充电。该论文的作者之一、伦敦大学学院的克里斯·霍华德(Chris Howard)说,含有磷烯带的电池容量,几乎是传统锂离子电池的两倍。他说,根据计算,这种材料可以作为热电材料,具有很高的价值,能将废热转化为电能,而且它很柔韧,可以用来为可穿戴设备提供动力。


参考来源:

OFweek锂电网、盖世汽车网


(中国粉体网编辑整理/墨玉)

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