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小木蟲論壇-學術(shù)科研互動平臺 » 化學化工區(qū) » 電化學 » 化學電源 » 鋰電池老化機理研究新進展
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鋰電池老化機理研究新進展 已有6人參與
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為了更好地為新能源領(lǐng)域的科研工作者服務(wù)，材料人網(wǎng)推出新能源周刊，整理匯總過去一周世界范圍內(nèi)新能源材料研究的最新成果，以期能夠為各位提供最新的知識，應(yīng)對不斷變化的世界。你們的滿意，是我們不斷前進的動力！ 1、變廢為寶：一種高容量低成本的“綠色”電極 Scientists convert harmful algal blooms into high-performance battery electrodes 美國韋恩州立大學的Da Deng博士以及其他幾個研究人員發(fā)現(xiàn)，河湖中泛濫的藍藻在氬氣氣氛下加熱到700-1000℃，可以轉(zhuǎn)化成一種所謂的“硬質(zhì)碳”，并且可作為一種高容量電極材料應(yīng)用到鈉離子電池中。發(fā)展這項技術(shù)有望實現(xiàn)“雙贏”，即在減輕赤潮克服環(huán)境威脅的同時也為鈉離子電池提供了一種高容量低成本的“綠色”電極。 該研究成果已經(jīng)發(fā)表在《Environmental Science & Technology》上。 2、鈣鈦礦電池效率再上新臺階 Thin film allows for scaling up perovskite cells and also raises efficiency 近期，來自中國、瑞士和日本三個國家的研究人員開發(fā)出一種新技術(shù)，即通過使用薄膜光收集器，在增大鈣鈦礦電池材料效率的同時還保證了其穩(wěn)定性。該薄膜分為兩層，一層是帶正電的立方巖鹽半導體，另一層是帶負電的二氧化鈦片材。該薄膜在鈣鈦礦電池中充當保護膜使電池材料免受潮濕，保證了其穩(wěn)定性；同時由于膜的覆蓋，還可以增加了導電性，提高了電池效率。 該研究成果已經(jīng)發(fā)表在《Science》上。 3、鋰電池老化機理研究新進展 Neutrons explain aging process in lithium ion batteries 制約鋰離子電池發(fā)展的一個關(guān)鍵因素是其自身的老化問題。電池的容量不僅在循環(huán)過程中會發(fā)生衰減，在儲存過程中也會衰減，各國研究人員想出各種各樣的方法來研究電池的老化機理，但收效甚微。近期，慕尼黑工業(yè)大學的研究人員綜合運用多種表征技術(shù)進一步揭示了鋰離子電池老化的機理。 研究人員以石墨作為負極，鎳鈷錳酸鋰（NMC）為正極制作成電池，在測試其電化學性能的同時，用X射線衍射儀分析了循環(huán)過程中的活性鋰損失，用阻抗分析儀記錄了電池阻抗增量，最后還利用中子活化分析儀對石墨電極上的微量過渡金屬進行了測定。在此基礎(chǔ)上，研究人員提出電池老化是因為循環(huán)過程中活性鋰逐漸被消耗所致。 該研究成果已經(jīng)發(fā)表在《Journal of The Electrochemical Society》上。 4、新型水基電解質(zhì)提升電池性能 Salty solution to better, safer batteries 馬里蘭大學（UMD）和美國陸軍研究實驗室的研究人員設(shè)計出一種“水型鹽”鋰離子電池，和現(xiàn)有電池相比，該電池的效率更高，壽命更長，使用更安全。通過這一電池技術(shù)，能夠?qū)⑺娊庖旱拇翱陔妷簭哪壳暗陀?.5V提高到3V以上，全電池的電壓提高到2.3V以上，從而使得水電池首次在能量密度方面可匹敵于非水電池。并且該電池化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性高，可以應(yīng)用在潛艇等武器中，滿足作戰(zhàn)需要。 研究人員表示，超高濃度鋰鹽水基電解質(zhì)是實現(xiàn)這一技術(shù)的關(guān)鍵，首次使用該電池時負極表面會形成一層保護層，使得電池同時獲得循環(huán)性能和高電壓性能的提升。 該研究成果已經(jīng)發(fā)表在《Science》期刊上。 5、科學家發(fā)明“黏土”鋰電池，應(yīng)對極端環(huán)境 Scientists Use Clay to Create Better Lithium-Ion Batteries for Harsh Environments 近期，萊斯大學的研究人員利用黏土和離子液體分別作為隔膜和電解液制成鋰電池，可在120℃的高溫環(huán)境下提供穩(wěn)定的電能。該研究團隊在649℃的高溫下加熱黏土使其脫水，然后在無氧手套箱中，將室溫狀態(tài)下的離子液體和鋰鹽混合并摻入黏土，隨后制成紐扣電池，并在不同的溫度條件下進行了測試。 目前高溫條件下使用的固體電解質(zhì)由于電解質(zhì)和電極間的相容性較差，電池的性能無法進一步提高。而研究人員此次發(fā)明的這種復(fù)合型電解質(zhì)具有堅韌、傳導能力強的特點，能夠為電極提夠極大的比表面積；其兼具固體電解質(zhì)的熱穩(wěn)定性和液體電解質(zhì)的潤濕特性，可使電極之間接觸良好。由這種復(fù)合型電解質(zhì)制成的電池在高溫下能維持穩(wěn)定的3伏電壓，充放電周期超過120次。 這種電池未來有望在航空、國防、石油和天然氣等領(lǐng)域獲得一席之地。 |
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