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锂电池科研周报(2019.06.20~2019.07.05)


来源:中国粉体网   墨玉

[导读]  锂电池科研周报(2019.06.20~2019.07.05)

中国粉体网讯  


科学家发现锂电池衰退的原因


在研究结果的基础上,科学家们提出一种储能能力衰退的解释。CFN电子显微镜小组的科学家、共同首席作者Sooyeon Hwang说,“由于氧化锂的电子导电性较低,它的积累会对在电池正负极之间穿梭的电子形成屏障,我们把它叫做内部钝化层。同样,电解质分解也会形成表面钝化层,阻碍离子传导。这些障碍累积起来,阻碍电子和锂离子到达发生电化学反应的活性电极材料。”


科学家们指出,在低电流下运行电池,可以通过减慢充电速度,恢复部分容量为电子传输提供足够的时间;然而,要彻底解决这一问题,还需要其他方案。他们认为,在电极材料中添加其他元素和改变电解质,可以改善容量衰减。




研究人员发现新型正极材料 镁电池有望替代锂离子电池


东京理科大学的Idemoto教授及其同事合成了取代钴的MgNiO2材料,有潜力成为新型阴极材料。Idemoto教授表示:“我们专注于使用多价镁离子作为可移动离子的可充电镁电池,有望实现能量密度高的下一代可充电电池。”最近,由于镁电池毒性低、容易实现逆转反应,使人们对利用镁作为高能量密度可充电电池的阳极材料产生了极大的兴趣。但是,由于缺乏合适的互补型阴极和电解液,很难实现。目前,二次电池行业主要以锂离子电池为主,在汽车和便携式设备中用于电力存储。但是,此类电池的能量密度和电力存储能力有限。然而,Idemoto教授表示,新型二次镁电池作为高能量密度的二次电池,有能力替代锂离子电池。


德国研究所研发新型“绕指柔”极薄双极板 电池生产更具效益


德国弗劳霍恩夫环境安全和能源技术研究所(Fraunhofer Institute for Environmental, Safety and Energy Technology)的研究人员研发出一种新型柔韧性强且极薄的双极板,有望使电池生产更具成本效益,而且该技术有望实现商业化,用于家用和工业使用的移动电源以及电动汽车电源生产。研究人员表示,使用双极平板连接此类单体电池,可避免过热问题以及复杂的布线。与电线相比,此类平板在重量和厚度方面不具优势,因为此类平板由金属制成,重量重,且容易腐蚀,而且使用注塑工艺,由碳聚合物复合材料制成,厚度不会少于几毫米。


Grevé预计,此类新型双极板可用于临时安装的大型电池装置,如,移动能源系统,可向社区分配电力。此外,还能用于电动汽车。为了解释双极电池的好处,Grevé表示,特斯拉汽车的电池组由7000多个单体电池连接在一起。


一种新电解质添加剂可帮助电池在-40℃工作


中国和美国的科学家一同开发了一种电解质材料添加剂,据了解,这种添加剂可以扩大锂离子电池的工作温度范围,使电池可在-40℃的温度下工作,60℃的高温下也不会影响性能。这项研究是由美国西北太平洋国家实验室(Pacific Northwest National Laboratory)的科学家实现的。研究小组发现,通过调整电解液中不同添加剂的体积,他们可以开发出在-40℃到60℃的温度下仍能保持良好性能的锂离子电池。


这项工作重点在于五种电解质添加剂的不同组合的使用。从中发现了有三种化合物添加剂可形成最佳组合,这一组合在-40℃时可以提高放电性能,在60℃时能略微改善循环的稳定性。在25℃时,电池在1000次循环后能够保持85%以上的容量。该研究小组在《美国化学学会应用材料与界面》杂志上发表的一篇论文中描述了这种方法,该论文构建了坚固的电极/电解质界面,使锂离子电池能够在温度上应用广泛。


科学家对固态锂电池进行了开裂观测 发现电池退化与其内部裂纹有关


美国乔治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)的科学家利用x射线成像技术观察了固态锂电池中形成的裂纹。他们说,这一发现改变了人们对固态电池性能的理解,并可能形成更耐用的系统。研究人员说,此前,人们认为金属锂和电解质界面的化学反应是导致电池退化的原因,而不是电池内部的裂纹。但他们通过成像了解到,在这种特殊的材料中,不是化学反应本身有问题,它们不会影响电池的性能,而是细胞的断裂破坏了细胞的性能。


研究人员表示,他们的发现可能也适用于替代固态电池的化学成分。在普通锂离子电池中,我们使用的材料决定了我们可以储存多少能量。纯锂的容量最大,但它与液体电解质的配合并不好。如果能使用固态锂和固态电解质,那将是能量密度的终极。


参考来源:

盖世汽车网、OFweek锂电网、电池中国网


(中国粉体网编辑整理/墨玉)

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