2017年鋰電池行業十大技術進展
日期：2024-11-25 07:34:24 作者：宏力精密鋼管 閱讀數：436?浙大新型鋁-石墨烯超級電池：耐熱抗寒壽命長、充電5秒通話2小時
據觀察者網12月24日報道，近日，浙江大學高分子科學與工程學系高超團隊研制出新型鋁-石墨烯電池，相關研究成果已發表在Science Advances上。
圖片來源：浙江大學官方微博
這種電池可以在零下40攝氏度到120攝氏度的環境中工作，可謂既耐高溫，又抗嚴寒。在零下30攝氏度的環境中，這種新型電池能實現1000次充放電性能不衰減，而在100攝氏度的環境中，它能實現4.5萬次穩定循環。并且這種新型電池是柔性的，將它彎折一萬次后，容量完全保持。另外，這種新型電池即使電芯暴露于火焰中也不會起火或爆炸。
圖片來源：浙江大學官方微博
研究人員表示，目前的正極比容量、輸出電壓及面負載量還有較大的提升空間，能量密度不足以與鋰離子電池相匹敵，今后還需在保持高功率密度的基礎上進一步提高能量密度。此外，目前經典的離子液體電解質價格較貴，如果可以找到更廉價的電解質，鋁離子電池的商業前景將更寬廣。
上海硅酸鹽所研制出新型耐高溫鋰離子電池隔膜
據上海硅酸鹽研究所官網11月2日報道，中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員朱英杰帶領的團隊，與華中科技大學教授胡先羅帶領的團隊合作，在此前羥基磷灰石超長納米線新型無機耐火紙的研究工作基礎上，研發出一種新型羥基磷灰石超長納米線基耐高溫鋰離子電池隔膜。相關研究結果已發表在《先進材料》上，并申請一項發明專利。
圖片來源：上海硅酸鹽研究所官網
該電池隔膜具有諸多優點，如柔韌性高、力學強度好、孔隙率高、電解液潤濕和吸附性能優良、熱穩定性高、耐高溫、阻燃耐火，在700℃的高溫下仍可保持其結構完整性。采用新型羥基磷灰石超長納米線基耐高溫電池隔膜組裝的電池，比采用聚丙烯隔膜組裝的電池具有更好的電化學性能、循環穩定性和倍率性能。該研究工作對大幅提高鋰離子電池的工作溫度范圍和鋰離子電池的安全性具有重要意義。預期該新型羥基磷灰石超長納米線基耐高溫電池隔膜還可以應用于多種其它類型的耐高溫電池和儲能體系，如鈉離子電池、超級電容器等。
日本研發出防火防爆鋰電池 使用壽命超過傳統鋰離子電池
據新華網11月30日報道，日本研究人員最新研發出一種更加安全的鋰離子電池電解液，即便遇到高溫等環境也不易燃燒或爆炸，相關研究成果已發表在英國《自然能源》(Nature Energy)雜志上。
圖片來源：觀察者網
來自東京大學等機構的研究人員研發的是一種含有阻燃劑磷酸三甲酯的高濃度電解液，這種電解液不易燃燒，并可實現高穩定充放電1000多次或時長一年以上，使用壽命堪比甚至超過了傳統的鋰離子電池。研究小組指出，這種電解液可以使鋰離子電池的工作電壓從當前的3.7伏特提高到4.6伏特，將適用于電動汽車等高能量密度、高安全的儲能電池要求，研究小組將和有關企業推進研究。
日本東芝公司研發新型電動車鋰電池，快充僅需6分鐘
據新華社10月15日報道，日本東芝公司開發出新一代電動車專用鋰電池，快充僅需6分鐘。據介紹，這種鋰電池在充放電5000次后，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。
圖片來源：網易汽車
東芝早在2007年就開始研發SCiB(超級電荷離子電池)，并已經成功應用到包括三菱的i MiEV和本田的Fit EV等眾多電動汽車上，目前的SCiB使用的是二氧化鈦作為陽極。這次日本東芝公司開發出的新型電動車鋰電池與一般采用石墨作為負極材料的鋰電池不同，它采用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。傳統電動車鋰電池快充30分鐘也只能充到約80%的電量，新一代鋰電池快充僅需6分鐘就能充到90%的電量。東芝公司測試用的電動車充電6分鐘后最終跑了約320公里。目前，東芝公司已做出了容量為50安培小時、巴掌大小的新一代鋰電池樣品，并計劃對其進行完善，爭取在2019年推出正式產品。
斯坦福科學家研發鈉基電池 比鋰電池成本低效率高
據美國“僑報網”10月10日報道，斯坦福大學的研究人員研發出一種鈉基電池，能儲存與鋰離子電池一樣多的電能，但成本大大降低。相關研究成果已發表在《自然能源》(Nature Energy)雜志上。
圖片來源：中國新能源汽車網
研究人員指出，鋰是制造電池的最佳選擇，但鋰已變得稀有且昂貴，人類需要利用其它更豐富的元素，如鈉，開發出更高性能且低成本的電池。在新設計的鈉離子電池中，鈉離子可附著在肌醇上，而肌醇是一種常見的化合物，可從米糠或玉米加工過程中的液體副產物中提取。鈉離子和肌醇的新結合顯著改善鈉基電池的離子循環，使離子能更有效地從陰極移動穿過電解質到磷陽極，繼而產生更強的電流。研究人員認為，該電池將有助于儲存太陽能板和風力渦輪機等可持續能源所獲得的能源。
休斯頓大學在鎂電池研究上取得重大進展，新型鎂電池可使儲能技術更廉價安全
據elektormagazine網站9月8日報道，美國休斯頓大學姚彥團隊在鎂電池研究上取得了重大進展，并表示研制出的新型鎂電池將比鋰電池更安全，該研究成果已發表在“自然通訊”雜志上。一般來說，與鋰電池相比，鎂電池的能量密度普遍較低。但是通過研發新型正極材料，可以將鎂電池的容量提高到400mAh/g，這比早期鎂電池的效能提高了四倍。
圖片來源：X-MOL
該電池使用利用PY14+離子原位擴層的二維層狀TiS2材料為正極、鎂金屬為負極、傳統的含氯鎂電解液(APC)為電解質。當以單價的MgCl+代替二價的Mg2+作為嵌入離子時，離子嵌入時僅發生簡單的去溶劑化(Ea ~0.8 eV)過程，Mg-Cl鍵不發生斷裂，且相比于Mg2+，MgCl+的固相擴散能壘顯著降低(~0.18 eV)、擴散速率大幅度提高。目前該鎂電池電壓大約1伏左右，正在研發的下一代電池電壓可以提到接近3伏。
美國斯坦福大學：鋰合金/石墨烯“千層餅”開啟鋰電新時代
據科技日報7月14日報道，美國斯坦福大學崔屹教授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，相關研究成果已發表《自然·納米技術》雜志上。
圖片來源：材料人
研究人員表示，將緊密堆積的鋰合金納米粒子包裹在大片的石墨烯片層中，可制備出鋰合金/石墨烯“千層餅”。由于鋰合金本身即是體積最大的狀態，且被局限在導電性高、化學穩定性好的石墨烯“餅”中，避免了合金負極的體積膨脹和鋰金屬負極的枝晶生長問題。該“千層餅”還可與高容量硫正極組裝成高效、穩定、壽命長的電池，大大增加電池的能量密度和安全性能。憑借其高容量、優異的循環性能和安全特性，該鋰合金/石墨烯箔片將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。
深圳研究生院新材料學院潘鋒教授課題組在納米單顆粒鋰電池性質研究方面獲得突破
據北京大學新聞網3月20日報道，北京大學深圳研究生院新材料學院潘鋒教授課題組在納米單顆粒鋰電池性質研究方面獲得突破，相關研究成果以封面文章發表在《先進能源材料》(Advanced Energy Materials)上。
圖片來源：北京大學新聞網
課題組發展了一種制備單納米顆粒分散的超薄電極的方法，將這種電極上的顆粒完全分散在碳納米管網絡中，然后進行電化學測試。同時課題組開發單顆粒納米電化學計算模型，這種單顆粒模型借助實驗得到的充放電曲線和CV曲線進行模擬計算，得到單納米顆粒的界面反應常數和鋰離子體相擴散系數。通過測量和模擬計算不同溫度條件下不同電解液環境體系中的單顆粒信息，該課題組首次提出了電化學界面動力學反應的前置因子與鋰離子在單個顆粒上的溶劑化和脫溶劑化過程活化能直接關聯，同時將納米晶體界面的結構和電池的電化學性能關聯起來。
青能所研發出無鉛化鋰電池 每瓦時成本控制在0.5元
據青島日報1月20日報道，中科院青島生物能源與過程研究所發布最新科研成果：在國內率先研發成功綠色環保的無鉛化鋰電池，且每瓦時成本控制在0.5元，已具備產業化推廣的條件。
圖片來源：電池中國網
青能所研發團隊創新性地提出了低成本鋰離子電池技術、低成本水系鋅電池技術和新型鎂電池技術的三種解決方案。此前鉛酸蓄電池的大量應用在于其顯著的成本優勢，每瓦時成本約0.5元。青能所研發的無鉛化鋰電池，運用低成本的阻燃纖維素隔膜、低成本碳負極、無氟環保硼酸鋰鹽等新的材料體系及提升的新技術工藝，已將每瓦時成本控制在0.5元，具備了等值替代鉛酸蓄電池的產業化條件。目前，三種新型電池關鍵技術已突破，完成了實驗室中試，但鋅電池和鎂電池暫時不能批量生產，只有鋰電池具備了批量生產的條件。青能所正在推進與低速電動車生產企業雷丁集團的產業合作，讓低速電動車真正成為環保的代步工具。
松下重磅發布 可彎曲鋰電池實現量產
據MIT科技評論1月6日報道，在今年的CES上松下發布了三款不同版本的可彎曲電池，這款新型鋰離子電池可以在扭曲或彎曲1000次之后還保持80%的容量。據松下的可穿戴能源部副主任Yoriko Yagi表示，該電池將會在2018年4月到2019年3月間開始量產。松下已經在去年10月給所有的潛在客戶提供了樣品。
圖片來源：MIT科技評論
松下的可彎曲電池的厚度只有0.45毫米，每款電池都是銀行卡大小，但其容量也非常小。容量最大的CG-064065型號電池只有60毫安時(mAh)，而最小的型號只有17.5毫安時(mAh)。這意味著這種新型電池只適合應用于可穿戴設備，卡片式設備，以及物聯網設備等低電耗產品。