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加冕诺贝尔奖的锂电池改变了世界 而这10款新材料将改变锂电池
2019-10-14 22:06作者:管理员 来源:未知

今年,诺贝尔化学奖被授予了3位研发锂离子电池的科学家,John·B·Goodenough(美国)、M·Stanley·Whittingham(英国)和Akira Yoshino(日本)。

 

97岁的Goodenough成为了史上最年长的诺奖得主。或许在此之前,你对他一无所知,但他的发明和你的生活密不可分。这位被誉为“锂电池之父”的科学家,正是钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等正极材料的发明人,曾为锂电池走向商用垫下关键一步。

 

锂电池性能的优劣与材料密不可分。今时今日,科学家们仍在不断尝试通过新材料改善能量密度和安全性,以期制造出更好的锂电池服务各类终端产品。

 

本次,新材料在线®选取了今年以来,通过材料改善锂离子电池性能的10项技术进展,来看看新材料是如何助锂离子电池实现性能“飞升”的吧!


 新型复合薄膜电极 让锂离子电池容量更高

 

材料:无粘结磷化锡(Sn4P3)/碳(C)复合薄膜

研究机构:日本丰桥技术科学大学电力电子信息工程学院研究人员

 

9月3日消息,日本丰桥技术科学大学电力电子信息工程学院的研究人员成功通过气溶胶沉积(AD)技术,制备了一种用于锂离子电池的无粘结磷化锡(Sn4P3)/碳(C)复合薄膜电极。该研究的方法可使合成物中Sn4P3的含量至80%以上。此外,还能够减少复合电极的结构变化,提高锂萃取反应中,络合碳和受控电位窗口的循环稳定性。该研究结果将有助于实现容量更高的锂离子电池……【详细

 

 首款用于锂离子电池的3-D印刷电解液问世

材料:3-D印刷电解液

研究机构:伊利诺伊大学芝加哥工程学院研究人员

 

6月13日消息,伊利诺伊大学芝加哥工程学院的研究人员首次成功地印刷了一种完整的实验性锂离子电池,包括一种固态电解质。他们使用高温挤压印刷技术印刷了稳定而柔韧的固态电解质。该实验性3-D印刷电池具有比使用传统方法制造电解质的电池更高的充电/放电容量和更好的性能。该研究设计的一款可在约120摄氏度下挤出材料的3D高速打印机,提升了电解质制备效率……【详细

 

 新型卤素转换插层化学 打造高能锂离子水系电池

材料:石墨+卤素转换插层化学

研究团队:马里兰大学研究人员

 

5月24日消息,马里兰大学研究人员首次在石墨中引入卤素转换插层化学,创新研发复合电极,并将这一阴极与钝化石墨阳极相结合,打造出能达到4V的锂离子水系全电池,能量密度为460 Wh/kg,库仑效率约为100%。电池基于负离子转换-插层机制,结合高能量密度的转换反应,具有插层的优良可逆性,提高了水系电池的安全性……【详细

 

 

 新型高熵储能材料锂储存性能和循环性能强

材料:新型高熵储能材料

研究团队:德国卡尔斯鲁厄理工学院研究团队

 

5月21日消息,德国卡尔斯鲁厄理工学院提出一种适合储能应用的新型高熵材料。研究人员以多阳离子过渡金属基高熵氧化物为前体,LiF 或NaCl为反应物,制备多阴离子和多阳离子化合物,从而生成锂化或钠化材料。新材料受益于熵稳定,表现出更强的锂储存性能、循环性能。该研究成功合成一种具有岩石盐结构的氟氧基正极活性材料,适用于下一代锂离子电池应用……【详细

 

 

 我国合成超高容量锂电有机正极材料

材料:环己六酮

研究团队:南开大学化学学院教授陈军院士团队

 

5月17日消息,南开大学化学学院教授陈军院士团队设计合成了一种具有超高容量的锂离子电池有机正极材料——环己六酮,该材料包含地球丰富的碳、氢、氧元素,且此类有机正极材料展现了锂离子电池目前所报道的最高容量值,刷新了锂离子电池有机正极材料容量的世界纪录。以环己六酮为正极的锂离子电池能够实现电池容量更高、寿命更长等优势,为将来电动汽车、储能电网等领域的应用提供支撑。成果已发布于《德国应用化学》……【详细

 

 新型复合材料电极破解硅负电极体积效应瓶颈

材料:多层硅/碳复合结构

研究团队:西安交通大学金属材料强度国家重点实验室与西交大苏州研究院及纳米学院研究团队

 

4月2日消息,西安交通大学金属材料强度国家重点实验室与西交大苏州研究院及纳米学院合作,基于原位可控凝胶化过程,制备出Cu导电添加剂及碳纳米管增强的多层硅/碳复合结构。其多层结构特征和碳纳米管增韧碳基体可有效释放充放电过程中硅负极体积变化而产生的巨大应力,Cu导电添加剂的引入提升了复合材料的导电性。该研究工作通过微观组织和界面结构的巧妙设计解决了硅负电极体积效应这一瓶颈问题,有望为新一代高性能锂离子硅负极的开发和应用提供重要参考。成果已发布于《美国化学会·纳米》……【详细

 

 非晶Al2O3涂层可提升锂电池石墨阳极的快充性能

材料:非晶Al2O3涂层

研究团队:韩国汉阳大学研究团队

 

3月25日消息,韩国汉阳大学研究人员利用非晶Al2O3实现石墨表面改良,非晶Al2O3涂层大幅提升了石墨等电池材料与蓄电池隔板的润湿性。研究人员采用LiCoO2阴极及涂覆Al2O3的石墨阳极开展纯电芯测试,经试验证明,引入非晶Al2O3后可提高石墨阳极材料的充电性能。据研究人员预计,涂层提升了石墨电极整个表面区域的电解质渗透率,从而提升石墨阳极材料的快充性能。该成果提升了锂离子电池石墨阳极材料的快充性能表现。成果已发布于《能源杂志》……【详细

 

 多孔硅基复合负极(ASD-SiOC)循环稳定性、结构稳定性优异

材料:多孔硅基复合负极(ASD-SiOC)

研究团队:东华大学材料学院杨建平研究员课题组及江莞教授研究团队

 

3月13日消息,东华大学材料学院杨建平研究员课题组及江莞教授研究团队在硅基锂离子电池领域取得重要进展,研究团队选取苯基桥联的有机硅前驱体,采用溶胶-凝胶法和高温煅烧两步反应,制备出一种新的多孔硅基复合负极。测试表明,这种负极材料具有优异的循环稳定性和结构稳定性。该工作为硅碳复合负极材料的设计提供了一个新的思路,为实现硅碳复合负极材料的商业化应用注入了新动力。成果已发布于《德国应用化学》……【详细

 

 

 高能锂离子电池“双重修饰”正极材料合成

材料:“双重修饰”富镍三元正极材料

研究团队:长沙理工大学副教授李灵均、厦门大学张桥保及其他合作者

 

2月14日消息,长沙理工大学副教授李灵均、厦门大学张桥保及其他合作者,通过第一性原理计算为指导,同步合成了钛掺杂、镧镍锂氧化物包覆的“双重修饰”富镍三元正极材料具有良好的热稳定性、结构稳定性及优异的电化学性能。该成果为富镍三元材料的开发和应用提供了新思路和理论指导,有助于高能量密度锂离子动力电池的发展。成果已发布于《先进功能材料》【详细

 

 硅纳米粒子可使锂电池蓄电能力提高10倍

材料:硅纳米粒子

研究团队:加拿大阿尔伯塔大学化学家布里亚克团队

 

2月13日消息,加拿大阿尔伯塔大学化学家布里亚克团队发现直径仅为30亿分之一米的硅纳米颗粒在多次充放电循环后表现出了最佳的长期稳定性。这一成果克服了在锂离子电池中使用硅的限制。该发现可能导致新一代电池的容量是目前锂离子电池的10倍,朝着制造新一代硅基锂离子电池迈出了关键的一步。相关工作已发布于《材料化学》……【详细


 

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