2017年鋰電池行業(yè)十大技術(shù)進(jìn)展
日期：2024-10-16 08:20:42 作者：宏力精密鋼管 閱讀數(shù)：436?浙大新型鋁-石墨烯超級(jí)電池：耐熱抗寒壽命長(zhǎng)、充電5秒通話2小時(shí)
據(jù)觀察者網(wǎng)12月24日?qǐng)?bào)道，近日，浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系高超團(tuán)隊(duì)研制出新型鋁-石墨烯電池，相關(guān)研究成果已發(fā)表在Science Advances上。
圖片來(lái)源：浙江大學(xué)官方微博
這種電池可以在零下40攝氏度到120攝氏度的環(huán)境中工作，可謂既耐高溫，又抗嚴(yán)寒。在零下30攝氏度的環(huán)境中，這種新型電池能實(shí)現(xiàn)1000次充放電性能不衰減，而在100攝氏度的環(huán)境中，它能實(shí)現(xiàn)4.5萬(wàn)次穩(wěn)定循環(huán)。并且這種新型電池是柔性的，將它彎折一萬(wàn)次后，容量完全保持。另外，這種新型電池即使電芯暴露于火焰中也不會(huì)起火或爆炸。
圖片來(lái)源：浙江大學(xué)官方微博
研究人員表示，目前的正極比容量、輸出電壓及面負(fù)載量還有較大的提升空間，能量密度不足以與鋰離子電池相匹敵，今后還需在保持高功率密度的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高能量密度。此外，目前經(jīng)典的離子液體電解質(zhì)價(jià)格較貴，如果可以找到更廉價(jià)的電解質(zhì)，鋁離子電池的商業(yè)前景將更寬廣。
上海硅酸鹽所研制出新型耐高溫鋰離子電池隔膜
據(jù)上海硅酸鹽研究所官網(wǎng)11月2日?qǐng)?bào)道，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員朱英杰帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，與華中科技大學(xué)教授胡先羅帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)合作，在此前羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線新型無(wú)機(jī)耐火紙的研究工作基礎(chǔ)上，研發(fā)出一種新型羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線基耐高溫鋰離子電池隔膜。相關(guān)研究結(jié)果已發(fā)表在《先進(jìn)材料》上，并申請(qǐng)一項(xiàng)發(fā)明專利。
圖片來(lái)源：上海硅酸鹽研究所官網(wǎng)
該電池隔膜具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如柔韌性高、力學(xué)強(qiáng)度好、孔隙率高、電解液潤(rùn)濕和吸附性能優(yōu)良、熱穩(wěn)定性高、耐高溫、阻燃耐火，在700℃的高溫下仍可保持其結(jié)構(gòu)完整性。采用新型羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線基耐高溫電池隔膜組裝的電池，比采用聚丙烯隔膜組裝的電池具有更好的電化學(xué)性能、循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。該研究工作對(duì)大幅提高鋰離子電池的工作溫度范圍和鋰離子電池的安全性具有重要意義。預(yù)期該新型羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線基耐高溫電池隔膜還可以應(yīng)用于多種其它類型的耐高溫電池和儲(chǔ)能體系，如鈉離子電池、超級(jí)電容器等。
日本研發(fā)出防火防爆鋰電池 使用壽命超過(guò)傳統(tǒng)鋰離子電池
據(jù)新華網(wǎng)11月30日?qǐng)?bào)道，日本研究人員最新研發(fā)出一種更加安全的鋰離子電池電解液，即便遇到高溫等環(huán)境也不易燃燒或爆炸，相關(guān)研究成果已發(fā)表在英國(guó)《自然能源》(Nature Energy)雜志上。
圖片來(lái)源：觀察者網(wǎng)
來(lái)自東京大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員研發(fā)的是一種含有阻燃劑磷酸三甲酯的高濃度電解液，這種電解液不易燃燒，并可實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定充放電1000多次或時(shí)長(zhǎng)一年以上，使用壽命堪比甚至超過(guò)了傳統(tǒng)的鋰離子電池。研究小組指出，這種電解液可以使鋰離子電池的工作電壓從當(dāng)前的3.7伏特提高到4.6伏特，將適用于電動(dòng)汽車等高能量密度、高安全的儲(chǔ)能電池要求，研究小組將和有關(guān)企業(yè)推進(jìn)研究。
日本東芝公司研發(fā)新型電動(dòng)車鋰電池，快充僅需6分鐘
據(jù)新華社10月15日?qǐng)?bào)道，日本東芝公司開(kāi)發(fā)出新一代電動(dòng)車專用鋰電池，快充僅需6分鐘。據(jù)介紹，這種鋰電池在充放電5000次后，依然可以維持90%以上的電池容量，且在零下10攝氏度的低溫環(huán)境下仍能快速充電。
圖片來(lái)源：網(wǎng)易汽車
東芝早在2007年就開(kāi)始研發(fā)SCiB(超級(jí)電荷離子電池)，并已經(jīng)成功應(yīng)用到包括三菱的i MiEV和本田的Fit EV等眾多電動(dòng)汽車上，目前的SCiB使用的是二氧化鈦?zhàn)鳛殛?yáng)極。這次日本東芝公司開(kāi)發(fā)出的新型電動(dòng)車鋰電池與一般采用石墨作為負(fù)極材料的鋰電池不同，它采用用鈦鈮氧化物作為負(fù)極材料，具有能量密度高、可超快速充電等特性。傳統(tǒng)電動(dòng)車鋰電池快充30分鐘也只能充到約80%的電量，新一代鋰電池快充僅需6分鐘就能充到90%的電量。東芝公司測(cè)試用的電動(dòng)車充電6分鐘后最終跑了約320公里。目前，東芝公司已做出了容量為50安培小時(shí)、巴掌大小的新一代鋰電池樣品，并計(jì)劃對(duì)其進(jìn)行完善，爭(zhēng)取在2019年推出正式產(chǎn)品。
斯坦?？茖W(xué)家研發(fā)鈉基電池 比鋰電池成本低效率高
據(jù)美國(guó)“僑報(bào)網(wǎng)”10月10日?qǐng)?bào)道，斯坦福大學(xué)的研究人員研發(fā)出一種鈉基電池，能儲(chǔ)存與鋰離子電池一樣多的電能，但成本大大降低。相關(guān)研究成果已發(fā)表在《自然能源》(Nature Energy)雜志上。
圖片來(lái)源：中國(guó)新能源汽車網(wǎng)
研究人員指出，鋰是制造電池的最佳選擇，但鋰已變得稀有且昂貴，人類需要利用其它更豐富的元素，如鈉，開(kāi)發(fā)出更高性能且低成本的電池。在新設(shè)計(jì)的鈉離子電池中，鈉離子可附著在肌醇上，而肌醇是一種常見(jiàn)的化合物，可從米糠或玉米加工過(guò)程中的液體副產(chǎn)物中提取。鈉離子和肌醇的新結(jié)合顯著改善鈉基電池的離子循環(huán)，使離子能更有效地從陰極移動(dòng)穿過(guò)電解質(zhì)到磷陽(yáng)極，繼而產(chǎn)生更強(qiáng)的電流。研究人員認(rèn)為，該電池將有助于儲(chǔ)存太陽(yáng)能板和風(fēng)力渦輪機(jī)等可持續(xù)能源所獲得的能源。
休斯頓大學(xué)在鎂電池研究上取得重大進(jìn)展，新型鎂電池可使儲(chǔ)能技術(shù)更廉價(jià)安全
據(jù)elektormagazine網(wǎng)站9月8日?qǐng)?bào)道，美國(guó)休斯頓大學(xué)姚彥團(tuán)隊(duì)在鎂電池研究上取得了重大進(jìn)展，并表示研制出的新型鎂電池將比鋰電池更安全，該研究成果已發(fā)表在“自然通訊”雜志上。一般來(lái)說(shuō)，與鋰電池相比，鎂電池的能量密度普遍較低。但是通過(guò)研發(fā)新型正極材料，可以將鎂電池的容量提高到400mAh/g，這比早期鎂電池的效能提高了四倍。
圖片來(lái)源：X-MOL
該電池使用利用PY14+離子原位擴(kuò)層的二維層狀TiS2材料為正極、鎂金屬為負(fù)極、傳統(tǒng)的含氯鎂電解液(APC)為電解質(zhì)。當(dāng)以單價(jià)的MgCl+代替二價(jià)的Mg2+作為嵌入離子時(shí)，離子嵌入時(shí)僅發(fā)生簡(jiǎn)單的去溶劑化(Ea ~0.8 eV)過(guò)程，Mg-Cl鍵不發(fā)生斷裂，且相比于Mg2+，MgCl+的固相擴(kuò)散能壘顯著降低(~0.18 eV)、擴(kuò)散速率大幅度提高。目前該鎂電池電壓大約1伏左右，正在研發(fā)的下一代電池電壓可以提到接近3伏。
美國(guó)斯坦福大學(xué)：鋰合金/石墨烯“千層餅”開(kāi)啟鋰電新時(shí)代
據(jù)科技日?qǐng)?bào)7月14日?qǐng)?bào)道，美國(guó)斯坦福大學(xué)崔屹教授課題組研發(fā)出一種鋰合金/石墨烯箔片負(fù)極，該負(fù)極的容量接近鋰金屬的理論體積容量，且具有優(yōu)異的安全特性，相關(guān)研究成果已發(fā)表《自然·納米技術(shù)》雜志上。
圖片來(lái)源：材料人
研究人員表示，將緊密堆積的鋰合金納米粒子包裹在大片的石墨烯片層中，可制備出鋰合金/石墨烯“千層餅”。由于鋰合金本身即是體積最大的狀態(tài)，且被局限在導(dǎo)電性高、化學(xué)穩(wěn)定性好的石墨烯“餅”中，避免了合金負(fù)極的體積膨脹和鋰金屬負(fù)極的枝晶生長(zhǎng)問(wèn)題。該“千層餅”還可與高容量硫正極組裝成高效、穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)的電池，大大增加電池的能量密度和安全性能。憑借其高容量、優(yōu)異的循環(huán)性能和安全特性，該鋰合金/石墨烯箔片將有望作為鋰金屬負(fù)極替代者應(yīng)用于下一代鋰/空氣、鋰/硫電池中。
深圳研究生院新材料學(xué)院潘鋒教授課題組在納米單顆粒鋰電池性質(zhì)研究方面獲得突破
據(jù)北京大學(xué)新聞網(wǎng)3月20日?qǐng)?bào)道，北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院潘鋒教授課題組在納米單顆粒鋰電池性質(zhì)研究方面獲得突破，相關(guān)研究成果以封面文章發(fā)表在《先進(jìn)能源材料》(Advanced Energy Materials)上。
圖片來(lái)源：北京大學(xué)新聞網(wǎng)
課題組發(fā)展了一種制備單納米顆粒分散的超薄電極的方法，將這種電極上的顆粒完全分散在碳納米管網(wǎng)絡(luò)中，然后進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試。同時(shí)課題組開(kāi)發(fā)單顆粒納米電化學(xué)計(jì)算模型，這種單顆粒模型借助實(shí)驗(yàn)得到的充放電曲線和CV曲線進(jìn)行模擬計(jì)算，得到單納米顆粒的界面反應(yīng)常數(shù)和鋰離子體相擴(kuò)散系數(shù)。通過(guò)測(cè)量和模擬計(jì)算不同溫度條件下不同電解液環(huán)境體系中的單顆粒信息，該課題組首次提出了電化學(xué)界面動(dòng)力學(xué)反應(yīng)的前置因子與鋰離子在單個(gè)顆粒上的溶劑化和脫溶劑化過(guò)程活化能直接關(guān)聯(lián)，同時(shí)將納米晶體界面的結(jié)構(gòu)和電池的電化學(xué)性能關(guān)聯(lián)起來(lái)。
青能所研發(fā)出無(wú)鉛化鋰電池 每瓦時(shí)成本控制在0.5元
據(jù)青島日?qǐng)?bào)1月20日?qǐng)?bào)道，中科院青島生物能源與過(guò)程研究所發(fā)布最新科研成果：在國(guó)內(nèi)率先研發(fā)成功綠色環(huán)保的無(wú)鉛化鋰電池，且每瓦時(shí)成本控制在0.5元，已具備產(chǎn)業(yè)化推廣的條件。
圖片來(lái)源：電池中國(guó)網(wǎng)
青能所研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了低成本鋰離子電池技術(shù)、低成本水系鋅電池技術(shù)和新型鎂電池技術(shù)的三種解決方案。此前鉛酸蓄電池的大量應(yīng)用在于其顯著的成本優(yōu)勢(shì)，每瓦時(shí)成本約0.5元。青能所研發(fā)的無(wú)鉛化鋰電池，運(yùn)用低成本的阻燃纖維素隔膜、低成本碳負(fù)極、無(wú)氟環(huán)保硼酸鋰鹽等新的材料體系及提升的新技術(shù)工藝，已將每瓦時(shí)成本控制在0.5元，具備了等值替代鉛酸蓄電池的產(chǎn)業(yè)化條件。目前，三種新型電池關(guān)鍵技術(shù)已突破，完成了實(shí)驗(yàn)室中試，但鋅電池和鎂電池暫時(shí)不能批量生產(chǎn)，只有鋰電池具備了批量生產(chǎn)的條件。青能所正在推進(jìn)與低速電動(dòng)車生產(chǎn)企業(yè)雷丁集團(tuán)的產(chǎn)業(yè)合作，讓低速電動(dòng)車真正成為環(huán)保的代步工具。
松下重磅發(fā)布 可彎曲鋰電池實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)
據(jù)MIT科技評(píng)論1月6日?qǐng)?bào)道，在今年的CES上松下發(fā)布了三款不同版本的可彎曲電池，這款新型鋰離子電池可以在扭曲或彎曲1000次之后還保持80%的容量。據(jù)松下的可穿戴能源部副主任Yoriko Yagi表示，該電池將會(huì)在2018年4月到2019年3月間開(kāi)始量產(chǎn)。松下已經(jīng)在去年10月給所有的潛在客戶提供了樣品。
圖片來(lái)源：MIT科技評(píng)論
松下的可彎曲電池的厚度只有0.45毫米，每款電池都是銀行卡大小，但其容量也非常小。容量最大的CG-064065型號(hào)電池只有60毫安時(shí)(mAh)，而最小的型號(hào)只有17.5毫安時(shí)(mAh)。這意味著這種新型電池只適合應(yīng)用于可穿戴設(shè)備，卡片式設(shè)備，以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等低電耗產(chǎn)品。