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2016年20大锂电池新技术突破!

更新时间  2022-09-25 22:01 阅读
本文摘要:1.科学家发明者锂电池新技术:能量密度提升30%成本减少哥伦比亚大学材料科学与工程学院的助理教授杨远研发了一种提升锂离子电池能量密度的全新方法。图:石墨/PMMA/Li三层电极在电池电解质中洗净24小时之前(左)和之后(右)的对比。在浸泡电解质之前,三层电极在空气中是平稳的。洗净后,锂与石墨反应,颜色变黄。

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1.科学家发明者锂电池新技术:能量密度提升30%成本减少哥伦比亚大学材料科学与工程学院的助理教授杨远研发了一种提升锂离子电池能量密度的全新方法。图:石墨/PMMA/Li三层电极在电池电解质中洗净24小时之前(左)和之后(右)的对比。在浸泡电解质之前,三层电极在空气中是平稳的。洗净后,锂与石墨反应,颜色变黄。

首先,他用于了一层“PMMA”(即少见的有机玻璃材料),来阻隔锂与空气和水分的认识;然后在PMMA聚合物上加一层人造石墨或硅纳米颗粒等活性材料;最后,他让PMMA聚合物层沉淀在电池电解质中,从而将锂与电极材料导通。这样我们就可以防止不稳定的锂和锂化电极间的空气认识。

使用该结构的电极可以在普通空气环境下已完成,更容易构建电池电极的量产。三层结构电极能在露出的空气环境中保持稳定,因而使得电池电量更为长久、生产成本更进一步减少。

该研究可以将锂电池的能量密度提升10-30%。这种方法在减少电池寿命方面有极大潜力,未来将会应用于便携式电子设备和电动汽车。2.新型软性导电碳材料提高LiFePO4材料性能北京大学深圳研究生院的WenjuRen等人从电极结构方面展开了研究,明确提出了软性碳导电剂SCC的概念,软性碳材料导电剂比起于软碳导电剂能和活性物质颗粒之间产生更大的认识面积,从而使得电流产于和Li+产于更为均匀分布,从而增加在充放电过程中负极材料的极化,从而明显的提高材料的容量和倍率性能。

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WenjuRen研究了三种有所不同形貌的导电碳材料——球状、管状和多孔导电碳材料,研究了几种碳材料的sp2/sp3键混合比例、晶体结构、表面缺失、形貌、比表面积和孔状结构,以及这些碳材料于LFP颗粒的认识情况。其中孔状结构的碳材料具备放丝状的形貌,并呈现了十分坚硬的状态,需要于LFP颗粒之间产生相当大的认识面积,这主要是由于这种碳材料所含较小的sp2键比例(大约80%),大量的表面缺失,较小的晶体尺寸(约4nm),以及极大的比表面积(>1000m2/g),因此这种材料也被称作硬碳材料(SCC),而其他类型的碳材料则被区分为软碳材料(HCC)和碳纳米管(CNT)。

硬碳材料由于大量的表面缺失和极大的比表面积,因此很大的减少了其于LFP颗粒之间的认识面积,明显减少了认识电阻,减少电极的导电性。3.科学家在锂电池三元层状NMC材料研究方面获得新进展北京大学深圳研究生院新材料学院潘锋教授团队,对锂电池三元层状NMC材料积极开展了系统研究,对锂的蔓延机理及高低温的性能积极开展了系统的研究并找到NMC622具备最差的高低温的性能。他们通过第一性原理计算出来和实验检验,找到三元层状负极材料的稳定性与晶格结构中最不稳定的氧有关,而氧的稳定性又由其基本的配位单元要求(TM(Ni,Mn,Co)3-O-Li3-x’:每个氧和过渡性金属层中的三个过渡性金属离子配位,同时和锂层中的0到3个锂离子配位)。

图:理论计算出来和实验测量获得三元层状材料电池(干锂)过程中接续巯基温度的变化通过此模型,他们系统地说明了了层状材料中锂的含量、过渡性金属元素的含量及价态、Ni/Li反位缺失等因素对氧稳定性的调控。这将为今后三元层状材料锂离子电池稳定性的优化获取最重要线索和理论指导。4.加州大学顺利研发出可反复电池可用电池美国加州大学尔湾分校(UniversityofCalifornia,Irvine)博士生MyaLeThai和她的研究团队,顺利研发出有一种几近可持续的差使电池。

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多年来科学家仍然期望把纳米线(nanowires)应用于到电池上,纳米线是一种比头发还要粗几千倍的物料,若用纳米线不作导电闸极,这样的电晶体就不会有较好的导电能力,但是它们过于过薄弱,所以电池有一定寿命,技术仍然没新的突破。而MyaLeThai则找到到,只要把纳米线涂抹在二氧化锰上,再行用类似于塑胶玻璃(Plexiglas)凝胶包覆,就可以大大强化纳米线的强度。加州大学化学系主任ReginaldPenner指:“仅有通过用于这种纳米线电容器(PMMA),差使电池可以重覆电池几十万次而没有经常出现任何损耗。

”而一般的差使电池,最多不能重覆电池5000到7000次左右(或较少)在为期三个月的测试中,团队把做成的电池重覆电池20万次后,也不了检测任何功能上的损耗。5.新加坡南洋理工研发出有TiO@C空心球包覆硫负极材料,可用作高性能锂硫电池新加坡南洋理工大学楼雄文课题组明确提出了一种高性能锂硫电池的TiO@C空心球包覆S的负极材料。TiO@C纳米空心球具备很好的导电性能和很强的导电单体硫化物的能力,所以在电极材料中能获取较好的导电性并有效地容许了聚硫化物的沉淀。

除此之外,在填充负极材料结构上的类似设计也使聚硫化物的下限容量超过最大化,从而妨碍了聚硫化物向外萎缩。图:(a)TiO@C-HS/S复合材料的制备路径示意图(b-e)PS、(f-i)PS@TiO2核-壳微球以及(j-m)TiO2@PDA微球的扫描电镜和透射电镜图像他们通过软模板的方式大幅度外壳二氧化钛和PDA,经还原性气氛下碳化后,二氧化钛转化成为一氧化钛,PDA碳化成外外壳的一层碳层,该碳层对于内部一氧化钛中空结构稳定性起着了关键作用。这一工作为设计低导电性和低导电性能的纳米结构获取了新思路,也使得先前低能量密度电池的设计沦为了有可能。


本文关键词:2016年,大,锂电池,新技术,突破,科学家,发明者,亚搏体育app官网入口

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