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什么1秒充满电、褶皱石墨烯,对于电池黑科技,你所想象不到的都在这里!

国际能源网能源资讯频道  来源:储能头条  作者:刘文琦  日期:2018-01-24
  前不久刚刚结束的2018中国电动汽车百人会论坛,又一次将新能源汽车、动力电池、充电设施推上热点,国家信息中心副主任徐长明在演讲中讲到,要大规模的扩展新能源汽车的市场,必须解决用户的痛点。而据国家信息中心开展的针对1000多个新能源汽车用户的调研结果,用户不满意的地方,主要集中在两个方面,一是续驶里程不够长,二是充电时间长,还有充电不方便。由此可见,制约新能源汽车全面发展的瓶颈,仍在于电池技术,包括决定续驶里程的储电量,以及缩短充电时间的快充技术
 
  国内外都看到了这一点,在新能源电池的追逐赛上,谁率先夺取了技术高点,就能引领包括新能源汽车在内的多行业变革。有的聚力于研发新电池,有的致力于提升快充技术,不断的有成果被研发出来,于是乎,小编也不厌其烦的盘点了一下,近期都有哪些研究成果呢?
 
  1梁逵教授团队:在锂离子电池材料领域获进展
 
  1月23日,据消息称,梁逵教授团队硕士研究生文晓峰研究发现采用九水硝酸铝溶液对富锂锰正极材料处理并煅烧后,可以把它的表层层状结构转变为尖晶石结构,并在尖晶石结构外包覆一层氧化铝。
 
  尖晶石结构具有3D锂离子运输通道,大大提高了锂离子的传导速率,从而提高材料的倍率性能;同时氧化铝包覆层可以隔绝活性材料与电解液的直接接触,避免了电解液对活性材料的损害,提高循环性能。这种处理方法工艺简单,对设备要求低,可以同时提高富锂锰正极材料的倍率性能和循环性能。经过改性处理后,富锂锰正极材料在250mA/g的电流密度下放电容量可高达240mAh/g,在1250mA/g的大电流下放电容量仍能达到190mAh/g。
 
  2浙大科研团队:充电1.1秒的石墨烯-铝电池
 
  1月3日,浙江大学高分子科学与工程学系高超团队正式宣布,一种新型石墨烯-铝电池诞生了!该电池的正极为石墨烯薄膜,负极为金属铝,只需在1.1秒钟,就可以完成充电。
 
  不仅如此,该电池还可以在零下40摄氏度到120摄氏度的环境中工作,在零下30摄氏度的环境中,这种新型电池能实现1000次充放电性能不减,而在100摄氏度的环境中,它能实现4.5万次稳定循环。
 
  它在25万次充放电循环后依旧可以保持91%的容量。也就说,该电池在每天平均充电十次的情况下,也能使用到70年。此外,这种新型电池,即便是被你弯折一万次,其容量也完全保持;而且,就算你把电芯暴露于火焰中也不会起火或爆炸。
 
  3哈工大:锂离子电池研究取得重要进展
 
  日前,哈工大化工与化学学院陈刚教授带领的能量转换材料团队,率先提出将二维纳米流体结构引入氧化钴负极材料来提高材料的倍率性能,通过简单的溶胶凝胶法制备了阴离子基团表面修饰的纳米片,这些修饰的基团促使纳米片组装成能够自支撑的层层堆叠结构。
 
  纳米片层的间距稍小于锂离子德拜长度的二倍,可以为锂离子的传输提供二维流体通道。通道内壁的负电基团会选择性吸引锂离子,排斥负电离子,加速锂离子的传输。通过电化学测试发现,流体通道纳米片的离子电导率比块体材料增大几个数量级,电池的倍率性能得到大幅度提高。
 
  4美国西北大学:褶皱石墨烯
 
  1月22日,据外媒称,美国西北大学研究者们发现褶皱粒状石墨烯可以用于增强锂电池的充电性能特性,克服一些锂电池的缺陷。
 
  当电池充电时微观锂纤维会在电极表面积累,当他们分散时支状晶体最终会导致短路,因此研究者采用了3D纳米石墨烯材料来增强表现,防止支状结晶现象的形成。西北大学的研究团队发现,通过对纳米石墨烯进行褶皱工艺的加工,会大幅增加锂电池的储电性能,而且能够防止锂形成支状结晶。大幅提高锂电池的充电性能。
 
  5美国能源部:活性聚合物电解质粘合剂
 
  1月22日,据外媒报道,美国能源部旗下美国劳伦斯伯克利国家实验室设计了一款活性聚合物电解质粘合剂,可调节锂硅电池内的关键离子传输过程,还能从分子层级显示其功能运转原理。而这种聚合物粘合剂还可使电容量翻一番,即使在高电流密度下放电上百次也同样如此。
 
  6美国科学家:锂铁氧化物充电电池
 
  据外媒报道,阿贡国家实验室的研究人员与美国西北大学的沃尔弗顿小组开展合作,共同研发了锂铁氧化物充电电池。相较于常见的钴酸锂电池,其锂离子的移动量更大,这是由于其电容量较大,从而延长电动车的续航时间。
 
  沃尔弗顿实验室的研究团队在普通钴酸锂电池的基础上提升其性能,主要运用了以下两种新策略:用铁元素替代钴元素、迫使氧元素参与化学反应。研究团队用铁元素替代钴元素,因为铁元素是化学周期表中价格最便宜的一款金属元素。随后,通过运算,他们发现了锂、铁及氧离子的正确平衡配比,使氧离子与铁离子能同时推动可逆反应,不会引起氧气脱出。
 
  更重要的是,该款电池一开始就有4个锂离子,而非1个,将提升电池的容量。而铁与氧将驱动电池发生反应,实现四个锂离子在电池阳极与阴极间的往复移动。
 
  7俄科学家:提高锂离子电池容量和快充放电
 
  1月3日,据外媒报道,俄联邦研究中心“俄科院西伯利亚分院克拉斯诺亚尔斯克科学中心”下属的基连斯基物理所与西伯利亚联邦大学和国家研究型技术大学“莫斯科钢铁合金学院”的科学家提出,使用石墨烯与单层二硫化钒薄膜的化合物作为锂离子电池的阳极材料,将使电池的容量和充电-放电速度得到提高。
 
  俄科学家研制的复合材料是由两种异质层(石墨烯和二硫化钒)组成的二维结构,这种薄片的厚度大约为1纳米。研究证实,不仅可以把锂离子限制在该材料的表面上,而且还可以约束在层间的空间里,最终结果导致材料的高比容量。
 
  8国轩高科:全新锂电池能量密度302Wh/Kg
 
  日前,国轩高科公开表示,其已经成功研发出能量密度高达302Wh/Kg的三元811软包电芯,计划在2019年开始建设新产品生产线。
 
  此前国轩高科承接了国家科技部的300Wh/Kg高能量密度电池专项课题,目前该项目进展顺利,新技术也将在未来逐步实现商业化应用。
 
  除了国家专项课题之外,国轩高科还介绍了其在磷酸铁锂电池以及未来发展战略方面的规划。据介绍,国轩高科已经使用自主开发磷酸铁锂正极材料生产2131高能量密度圆柱磷酸铁锂电池,能量密度达到170Wh/Kg的水平。
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