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什么是超級電池

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2018年10月10日  

近年來在國家多項政策的引領和支持下,新能源汽車行業飛速發展,據統計,2017年生產新能源汽車79.4萬輛,銷售77.7萬輛,同比分別增長53.8%和53.3%。而新能源汽車的核心是三電:電池,電機和電池管理系統,其發展的根本仍然是汽車動力的源泉——電池!


目前的電池是特殊材料制造的儲能設備,其儲存電能的容量有限,現在已經達到現有技術水平的極限,電容小,體積大,重量大,占去新能源汽車重量和成本的30--40%,嚴重影響新能源汽車的推廣與普及,甚至成為新能源汽車發展的瓶頸。


科研人員針對電池能量密度、充放電速率和安全性方面的瓶頸進行了大量研究實驗。小編從2017年各大機構和高校發布的眾多成果中,甄選出以下十大從材料層面改進電池性能的重大技術突破。


浙大研發新材料電池1.1秒充滿電


浙江大學科學家用石墨烯膜作為正極材料,研發出一種新型的鋁-石墨烯電池。這種電池壽命超長,能在極短時間內充滿電,在零下40℃到120℃的溫度范圍內都能正常工作。這種鋁-石墨烯電池的倍率性能也非常優異,表現為在大電流下可以快速充電,同時保持較高的比電容量,驗室數據是1.1秒就能充滿電,比電容量損失輕微。未來如果用到手機上,充電5秒鐘通話2小時是完全可能的。


2.鈦鈮氧化物負極材料電動車專用鋰電池


日本東芝公司宣布開發出新一代電動車專用鋰電池,與一般采用石墨作為負極材料的鋰電池不同,這種鋰電池使用鈦鈮氧化物作為負極材料,具有能量密度高、可超快速充電等特性,快充僅需6分鐘就能充到90%的電量。在充放電5000次后,這種鋰電池依然可以維持90%以上的電池容量,且在零下10攝氏度的低溫環境下仍能快速充電。


3.銦涂覆鋰電極新型可充電電池


美國科學家通過用銦涂覆鋰電極制造出更強大,更持久的新型可充電電池。在電解質中加入少量的銦鹽,則在電池工作時,銦層沉積就具有均勻性和自愈合性。電池在充電/放電循環期間也能保持完整,化學成分保持不變,有效防止副反應發生。樹枝狀枝晶也被消除,使表面光滑緊湊。在商用電池中,新型銦-鋰復合電極在超過250個循環中表現穩定,能夠保留其容量的大約90%。


4.鋰離子電池硅負極重大進展!


韓國科學技術院報道了一種高彈性的粘結劑,通過形成酯鍵使傳統粘結劑PAA與多聚輪烷環組分交聯結合得到具有特殊結構的雙組分PR-PAA粘結劑,很大程度上提高了硅負極在充放電過程中的穩定性。


5.鋰合金/石墨烯“千層餅”開啟鋰電新時代


美國斯坦福大學材料科學與工程系崔屹教授所在的課題組研發出一種鋰合金/石墨烯箔片負極,該負極的容量接近鋰金屬的理論體積容量,且具有優異的安全特性。據稱,該鋰合金/石墨烯箔片不僅在傳統的鋰離子電池中有應用前景,而且有望作為鋰金屬負極替代者應用于下一代鋰/空氣、鋰/硫電池中。


6.新型鋰電池負極材料無需粘接劑


中國科學技術大學宋禮等人通過簡便的溶劑熱法合成出MoSe2/SWCNTs復合材料,作為鋰離子電池負極,無需粘結劑,表現出優越的電化學性能。在鋰離子電池負極制備過程中,粘結劑在電極中所占的比例一般為3%-5%之間,且粘結劑通常是絕緣體,會阻礙電解質中離子轉移,因此無需粘結劑的電極材料能夠顯著地提高電極的性能。


7.-60℃也能用——電解質研究獲重大突破


美國科學家從大量氣體候選物中選出兩種液化氣——氟甲烷和二氟甲烷,分別制成鋰電池和超級電容的電解質,使得鋰電池的最低工作溫度從零下20℃延伸到零下60℃,超級電容的工作溫度從零下40℃延伸到零下80℃。且回到正常室溫后,這些電解質仍能保持高效工作狀態。除了創造低溫工作紀錄,這些氣態電解質還克服了鋰電池中常見的熱失控問題,更具安全優勢。


8.碳納米管電極鋰空氣電池


日本國立研究開發法人物質與材料研究機構(NIMS)發布研究報告稱,已成功將碳納米管用于鋰空氣電池的空氣電極,實現超高蓄電量。NIMS采用碳納米管作為空氣電極材料,通過優化空氣電極細微構造,單位面積蓄電量達到30mAh/cm2,相當于目前鋰離子電池(2mAh/cm2)的15倍!


9.超高能量密度鋰空氣電池


國家重點研發計劃“新能源汽車”重點專項2016年度立項項目“長續航動力鋰電池新材料與新體系研究”取得重要進展,研究團隊圍繞鋰空氣電池雙功能電催化劑材料、高容量空氣正極材料、高安全性氣密性雙面保護金屬鋰負極材料,以及高化學穩定性電解質四大關鍵材料進行研發,開發出固態鋰空氣電池從材料匹配到原型器件集成的新技術。研究成果初步解決了實現固態鋰空氣電池的核心科學問題,成功示范了固態鋰空氣電池的可行性,將“固態鋰空氣電池”由概念變為現實。


10.瀝青造新型鋰離子電池—滿電只需5分鐘


美國萊斯大學的研究人員從瀝青中提取了碳物質,然后將其與石墨納米帶混合,并且在外面涂上一層鋰金屬。這種電池充電速度可以達到商品化鋰離子電池的10-20倍,同時瀝青能夠阻止電池內形成縮短電池壽命的沉積物。據稱,這種電池從零充到滿電只需要5分鐘,遠遠超過其它種類的鋰電池,且更安全,可以阻止鋰樹突的形成。

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