登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
随着电动汽车行业及新能源领域的飞速发展和人们环保意识的提高,新型电动汽车受到社会的广泛关注。传统锂离子电池受正极材料理论比容量等因素的制约,能量密度已经达到了理论极限。为满足人们对电动车行驶里程及电池能量密度的需求,研究者将研究方向转向了锂离子电池之外的二次电池体系。锂硫二次电池是以硫或硫基复合材料为正极,锂为负极的新型储能体系,理论比容量高达到1 675mAh/g,并且硫的储量丰富、造价低廉、环保无毒,因此锂硫电池具有广泛的应用前景。但同时锂硫二次电池也存在着一系列问题:①室温下硫的导电性差(电导率为5×10-30S/cm),正极材料中需加入导电剂,但由于导电剂不参与氧化还原反应,导致电池的比容量降低;②在电池充放电过程中,电极的体积不断发生变化,负极收缩,正极膨胀。高达79%的体积膨胀在一定程度上会对硫电极的物理结构产生影响。随着循环的持续进行,电极易出现粉化现象,影响充放电的工作循环;③反应中生成的中间产物多硫化锂(Li2Sn,1≤n≤8)导电性差,附着在电极表面影响氧化还原反应的深层次进行,使电池的循环稳定性变差;④充放电过程生成的可溶性高氧化态长链多硫化锂溶入电解液,顺浓度梯度跨越隔膜向负极迁移扩散,与负极发生反应,反应产物短链多硫化锂和不溶于电解液的Li2S及Li2S2由于浓度梯度的作用重新扩散回正极,被氧化成长链多硫化锂。多硫化锂在电池正负极间的迁移现象,被称为穿梭效应,造成正极活性物质的消耗,降低硫的利用率,并导致负极的腐蚀及钝化,影响电池的库仑效率。
基于上述影响锂硫电池工作性能的原因,目前的研究热点主要在于正极材料的设计与改性、制备工艺的创新、粘结剂的应用、电解质体系的改良、锂负极保护等方面。
一、正极材料
1.以导电碳为基体的硫/碳复合材料
碳材料是改善导电性、提高活性物质利用率的理想材料,这是由于碳材料具有高的电导率、大的表面积、丰富的孔和窄的孔径分布以及与硫单质之间强的吸附能力。
(1)硫/碳纳米管(S/CNT)复合材料
碳纳米管具有良好的导电性,其多孔的中空结构可以负载大量的硫,硫与碳纳米管的复合能够使得电极的性能得到明显改善。陈君政[1]采用分段加热法合成了不同管径与硫含量的硫/多壁碳纳米管(S/MWCNT)电极材料,通过综合性能的比较筛选出以10~20nm 直径的MWCNT为核,质量分数85%硫为壳的最优化条件下的复合材料。
Yuan借助MWCNT的毛细作用,使得单质硫均匀包覆在纳米碳管上。制备的锂硫电池循环60次后的可逆放电比容量保持在670mAh/g。Geng课题组[3]利用直接沉淀法制备出了S/MWCNT 材料,电池在0.05C倍率下的初始放电比容量达到1 128mAh/g。
(2)硫/介孔碳复合材料
介孔碳(MC)材料能够借助其优良的导电性以及大的比表面积和孔容,有效提高活性物质利用率,改善电极材料的性能。这是由于材料中的微孔和中孔有利于电子和离子传输,并有效吸附单质硫及氧化还原反应产物,减轻穿梭效应;MC中的大孔则能够提高硫的负载量,并有利于电解液的充分浸润,同时为反应产物提供了容纳空间,减轻了体积胀缩损坏。
Nazar于2011年制得一种双层孔道结构的碳材料,比表面积高达2300 m2/g, 孔径大小分别为2nm和5.6nm, 以之为单质硫的载体,含硫量可达50%。在1C时的首周放电比容量为995 mAh/g,100次循环之后的放电比容量保持在550mAh/g,循环性能良好。随后该课题组进一步制备了孔容为 2.1 cm3/g的有序介孔碳(CMK-3),采用热处理法制得含硫量为70%的复合材料,性能稳定,库仑效率接近100%。
很多研究者借助模板法制备了多种性能优越的多孔碳。张静、唐琼分别以聚乙烯醇和蔗糖为碳源,采用纳米碳酸钙借助硬模板法制备了分层结构的介孔碳,研究了以介孔碳、导电石墨和碳纳米管为导电基体的锂硫电池的电化学性能,并详细分析了比表面积和孔容对锂硫电池性能的影响。结果表明,S/MC复合材料为正极的电池在0.1C的放电倍率下首次放电比容量1389mAh/g, 100次循环后,库仑效率保持在95%以上。
Strubel课题组则以ZnO为模板制备多孔碳应用于锂硫电池,在硫含量≥3mg/cm2的前提下获得了>1200 mAh/g的放电比容量。由此可见,由介孔碳与硫复合的正极材料制得的锂硫电池,放电比容量及电池循环性能显著提高。
(3)硫/碳球复合材料
相比于多孔碳材料而言,碳球的密度更高,有助于提高硫正极的体积比能量。Archer小组报道了直径约200nm的多孔空心碳球材料,单质硫填充至碳球内腔,碳球表面则遍布约3nm的微孔,载硫量可达70%。在0.5C倍率下100圈后的放电比容量高达974mAh/g。Gao等通过简单的方法制备了分布均匀的多孔碳球,并用其负载硫单质。将蔗糖与硫酸配成稀溶液,热处理后进行碳化,得到200~300nm的多孔碳球,再与硫单质在熔融态和蒸汽态下充分复合,制得含硫量42%的碳/硫复合材料。相关电化学结果表明:在较低的放电速率(200mA/g)下,电极比容量为890mAh/g;较高的放电速率(1 200mA/g)下,电极比容量为730mAh/g,循环稳定性非常好。这可能是由于碳球内部0.7nm的孔径使其对硫元素具有极强的吸附效果。
(4)硫/石墨烯正极材料
石墨烯由sp2杂化轨道的碳原子构成,物理性能特殊,具有其优异的导电性及超高的理论比表面积,近年来被广泛应用于电池材料及超级电容器等能源系统。Cui等采用化学沉积法,将包覆了一层聚乙二醇(PEG)链的硫颗粒包裹在石墨烯中,该复合材料含硫量为70%,电流密度为750mA/g时,相应的电池在100次之后的比容量仍能维持在600 mAh/g以上。Yuan等合成的石墨烯/硫复合材料含硫量提高至80%,在210mA/g电流密度下进行循环,库仑效率接近100%。Tang 报道了以氧化钙(CaO)为模板制备石墨烯应用于锂硫电池,在5.0C高倍率充放电时获得了656mAh/g的放电比容量,性能十分出色。
2.硫/氧化物复合材料
硫/氧化物材料中多采用纳米金属氧化物,利用其比表面积大和吸附性强的特点,来提高正极材料的孔隙度,吸附多硫离子,减轻穿梭效应,并对氧化还原反应起到催化作用。Wei制备了“卵黄-壳层”结构的S-TiO2纳米材料,其内部的空隙结构能够充分容纳硫在反应过程中的体积膨胀,最大限度减少多硫化物溶解。在0.5C倍率下初始放电比容量为1 030mAh/g,循环超过1000次之后库伦效率仍保持在98.4%。最重要的是,在1 000次循环以后,每次循环容量衰减平均仅为0.033%,创造了长周期锂硫电池性能的新高峰。
3.硫/聚合物材料
高分子导电聚合物兼具金属和半导体的电学特性和电化学氧化还原活性,在电化学传感器、电源系统、电催化、有机光电子器件和金属防腐蚀等研究领域极具吸引力。将聚丙烯腈(PAN) 、聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PAn)等与单质硫复合,制备电极材料,能够提高电极的导电性和稳定性,改善电池性能。Xiao等在280℃下制备了三维交联的聚苯胺纳米碳管/硫复合材料作为正极,其结构稳定,易于适应电化学反应过程中反应产物的体积变化,聚苯胺纳米碳管链上的官能团还能够借助静电力吸附多硫离子,抑制穿梭效应。该种电池在0.1C充放电倍率下进行100次循环后,放电比容量仍有837mAh/g。Qiu等利用模板法合成了吡咯和苯胺共聚纳米线复合材料,具有丰富的多孔网络结构,导电性好,吸附力强。电池的首次放电比容量高达1285mAh/g,40圈后维持在860mAh/g。Wu等[16]借助化学氧化聚合法,在单质硫的表面包覆了一层聚噻吩,在电化学循环中显示出良好的性能,首次放电比容量为1168mAh/g,50周后的放电比容量为819.8mAh/g,表明聚噻吩可以有效地改善电极的导电性,并在一定程度上缓解了穿梭效应。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
据准格尔旗发布消息,近日,总投资27.15亿元的鄂尔多斯新创新材料有限公司年产8万吨锂离子电池负极材料项目进入投产倒计时。据了解,该项目总投资27.15亿元,主要以石油焦、针状焦和固体沥青为原料,经磨粉、造粒、低温炭化等工艺流程,生产广泛应用于动力电池及储能领域的锂离子电池负极材料,设计年
近日,研究机构EVTank联合伊维经济研究院共同发布了《中国锂离子电池设备行业发展白皮书(2024年)》。白皮书数据显示,2023年全球锂离子电池设备市场规模达到1868.7亿元,同比增长24.2%,其中中国市场规模达到1370.5亿元。EVTank在白皮书中表示,近几年中国锂离子电池产能快速扩张为锂离子电池设备创
北极星电池网获悉,据滁州市人民政府发布消息,4月24日上午,星恒电源(滁州)年产4GWh锂离子电池项目开工仪式在中新苏滁高新区举行。据悉,该项目总投资18.3亿元,将于今年9月完成厂房建设,12月竣工投产,建成投产后可实现年产值约23.4亿元。
据长沙工信消息,4月18日,位于宁乡高新区的湖南阿斯米新材料有限公司自主研发的万吨级锂离子电池负极前驱体生产线正式启动,这是全球首台套万吨级锂离子电池负极前驱体连续自动化生产线。据了解,阿斯米公司投资30亿元建设锂离子电池石墨负极材料生产及相关设备制造基地项目,一期投资8亿元,设计年产
北极星储能网获悉,据延安招商局消息,4月22日,延安市首个锂离子电池储能项目在黄陵县举行签约仪式。该项目由上海润雅鸿真能源有限公司全资建设,总公司为天津润雅科技股份有限公司。本次签约项目位于黄陵县高新区技术产业园,总建设用地面积60亩,配置容量为300MW/600MWh的磷酸铁锂储能系统,配套一
近日,研究机构EVTank联合伊维经济研究院共同发布了《中国小软包锂离子电池行业发展白皮书(2024年)》。白皮书数据显示,2023年全球小软包锂离子电池出货量54.8亿只,同比下滑2.6%,已经连续两年同比下滑。EVTank表示,全球小软包电池出货量的下滑叠加价格的下跌导致整个行业的市场规模在2023年同比下
日前,合康新能在在互动平台上表示,公司目前没有研发储能锂离子电池。
天力锂能4月16日在投资者互动平台表示,公司2023年研发投入占比接近往年水平,暂未研发锂硫电池。
北极星电池网获悉,据八闽国资消息,近日,宁德70000吨锂离子电池正极材料(CD车间)项目主体结构封顶仪式顺利完成。该项目是福建省重点项目,总投资24.45亿元,主要建设C、D两幢车间及相关配套,项目建成投产后,预计可年产7万吨锂离子电池正极材料。
得益于电池技术不断提升,以及中高端新能源乘用车车型增多,新能源汽车电池包容量越做越大正成为趋势。电池中国观察到,近段时间,国内多款热门中高端新车均搭载了70kWh-150kWh带电量的“大”电池包,纯电续航里程超600公里,甚至1000公里。这意味着“大”电池包已成为中高端新车标配,(超)长续航也成
北极星电池网获悉,据贝特瑞消息,4月8日上午,贝特瑞地中海年产5万吨锂离子电池正极材料项目在摩洛哥丹吉尔科技城举行开工仪式。贝特瑞地中海公司董事长杨顺毅,贝特瑞地中海公司总经理杨平州,丹吉尔地中海港集团服务板块董事长/摩洛哥丹吉尔科技城(SATT)总经理JaafarMrhardy,SATT常务副总经理/CR
5月6日,厦门钨业公告,控股子公司厦钨新能与法国ORANOSA公司签署《建立电池产业全面战略伙伴关系的协议》,旨在加强双方在生产电动车电池正极材料方面的合作伙伴关系。该协议自签字之日起生效,有效期为5年,符合公司海外市场开拓战略,但具体项目实施尚需相关机构批准,存在不确定性。协议主要内容为
湖南裕能4月28日在互动平台表示,公司是宁德时代重要的磷酸铁锂供应商,公司产品质量稳定、循环次数高、放点容量大、能量密度高等优势,多项性能优势突出,特别是新产品YN-9系列和CN-5系列,性价比优势和性能优势较强,公司产品应用于宁德时代的多款电池中。
据贵州改革消息,4月21日,以“服务和融入国家战略共赢产业发展新未来”为主题的2024中国产业转移发展对接活动(贵州)在贵阳举办。此次活动上,贵州毕节磷煤化工一体化项目签约,金额730亿元。据悉,“贵州毕节磷煤化工一体化项目”拟投资建设年产150万吨磷酸铁和80万吨磷酸铁锂项目,配套建设磷化工
北极星储能网获悉,据湖南裕能公告称,为满足海外市场需求,提升公司市场地位,公司拟在新加坡设立投资公司,并由投资公司在西班牙设立项目公司,计划投资建设年产5万吨锂电池正极材料项目,总投资金额约为人民币9.82亿元。公司将于拿到相关审批后,开始为期15个月的项目建设,资金来源为自有及自筹资
4月19日,湖南裕能公告称,为满足海外市场需求,提升公司市场地位,公司拟在新加坡设立投资公司,并由投资公司在西班牙设立项目公司,计划投资建设年产5万吨锂电池正极材料项目,总投资金额约为人民币9.82亿元。湖南裕能表示,公司本次对外投资,顺应了全球新能源行业发展趋势,是实施全球化发展战略的
4月22日,惠云钛业公告,拟终止投资建设年产10万吨新能源材料磷酸铁项目,该项目已取得项目备案证、建设用地规划许可证,并已依法取得项目用地的土地使用权。截至目前,该项目已投入资金3031万元。关于终止项目建设的原因,惠云钛业表示,鉴于该项目推进过程中,我国新能源材料市场环境、新能源电池上
当升科技4月19日在互动平台表示,公司已针对电动汽车市场开发出固态电池用关键正极材料,产品已成功导入辉能、清陶、卫蓝新能源、赣锋锂电等固态电池客户,并实现批量销售。
近年来,贵州新能源动力电池及材料产业规模快速增长,发展动能持续增强,供给能力大幅提升,目前已形成动力电池产能37GWh。磷酸铁锂正极材料产能45万吨、磷酸铁产能93万吨、三元正极材料产能10.8万吨……贵州省工业和信息化厅原材料工业处相关负责人介绍,贵州已引进宁德时代、比亚迪、湖南裕能等头部
北极星储能网获悉,据中宏网新疆消息,4月15日,新疆久辰新材料科技有限公司总投资40亿元年产10万吨磷酸锰铁锂正极材料建设项目在新疆伊犁哈萨克自治州霍城县新材料产业园开工奠基。据了解,项目一期于2024年4月开工建设,计划年底建成2条磷酸锰铁锂生产线并投产;二期计划2025年建成2条磷酸锰铁锂生产
磷酸锰铁锂投资热度不减。近日,电池中国获悉,江苏珩创纳米科技有限公司(以下简称“珩创纳米”)完成A轮超1亿元人民币融资,本轮融资由广发信德领投,黄海金控、创维投资、电科基金、正景资本跟投,此轮融资将用于持续产能扩张。在此之前,珩创纳米曾获得沃衍资本Pre-A轮投资。资料显示,珩创纳米成立
中伟股份近日在投资者互动平台表示,公司首期年产8000吨钠电项目已于2023年正式投料投产,实现镍系、钴系、磷系、钠系四大材料体系全覆盖,可为市场不同需求客户提供多元化的产品及技术服务方案,有力保障公司”技术多元化“的战略实施。
导语随着电动汽车的日益普及,小区内的个人充电需求也呈现出迅猛增长的态势。若用户的充电行为缺乏规范和协调,不仅会给小区电网带来严重的安全隐患,同时也无法保证用户的充电基本需求和经济效益。因此,如何管理和优化电动汽车充电行为成为一个重要命题。本文针对性地提出了一种有序充电智能调度算法
北极星储能网获悉,5月8日,辽宁省交通运输厅发布《关于加快推进出租汽车电动化推广工作的指导意见》,其中要求:各市每年电动化出租汽车更新比例与下一年度电动化资金预算挂钩,即更新比例按照35%为基准,每降低5个百分点(不足5的按5个百分点计算),压减下年电动化资金预算10%,更新比例为零的,下
据NE时代数据统计,2024年第一季度新能源乘用车销量173.87万辆,同比增长42.1%。其中,EV车型100.57万辆,同比增长20%;PHEV车型73.30万辆,同比增长89.9%;FCV车型24辆。从动力类型的角度来看,PHEV增长速度一直比EV快,而且很明显可以看出两者差距越来越小,未来很有可能前者反超后者,比亚迪、长城
当地时间5月6日,美国电动汽车制造商特斯拉公司连续第四周发出裁员通知。据美国媒体《商业内幕》援引四名特斯拉员工消息,这些员工均于6日早接到通知,称他们的团队将进一步裁员。此外,几名特斯拉员工在职业社交平台领英(LinkedIn)上表示,他们于周末收到了裁员通知。该公司首席执行官马斯克于4月14
北极星储能网获悉,4月26日,云南省人民政府发布印发《云南省空气质量持续改善行动实施方案》(以下简称《方案》)的通知。《方案》指出,落实价格税费激励约束政策。落实国家峰谷分时电价、高耗能行业阶梯电价、港口岸基供电支持性电价、清洁取暖“煤改电”及采暖用电销售侧峰谷电价、清洁取暖气价等
作为负极材料产业的核心原材料,石墨产业迎来重大利好。美国财政部于当地时间5月3日表示,将在汽车制造商获得电动车税收抵免政策方面释放更多“灵活性”,这意味着使用中国石墨制造电池的韩国电动汽车制造商进入美国市场时,也能获得最高7500美元的税收抵免。随着美国放松中国石墨材料的使用限制,在二
数据显示,2024年一季度,中国新能源汽车市场,PHEV(插电式混合动力)汽车产量为79.7万辆,同比高增76.6%;销量为78.4万辆,同比高增81.2%;BEV(纯电)汽车产量131.7万辆,同比仅增长9.9%;销量130.5万辆,同比增长13.3%。当期,PHEV汽车产量增速超BEV车型7.7倍,销量增速也超BEV的6.1倍,显示出强劲的增长
乘联会分析,随着北京车展开始,各厂商开始发力,自4月中旬起,陆续有新品牌、新车型问世,消费者对车市关注度大幅升温,有望刺激前期压抑的购车需求加速释放,全国层面汽车以旧换新政策呼之欲出,整体车市蓄势待发。近日,为了解消费者对新能源汽车的态度和未来购买意愿,山西省消费者协会联合黑龙江
北极星储能网获悉,据鹏辉储能消息,美国当地时间5月1日,全球领先的V2G(VehicletoGrid,车辆到电网)技术提供商NuvveHoldingCorp.(简称Nuvve)与鹏辉能源达成战略合作,双方将共同部署RESCHOOL和Fresno等多个合作项目,并在北美、欧洲、亚洲等范围内开展一系列综合储能项目。在合作项目中,鹏辉能源
最近清明假期期间,盐城供电公司充电设施充电量呈现爆发性增长趋势,达到813014.32千瓦时,同比增长276.89%。其中高速充电量453300.11万千瓦时,同比增长582.49%,让电动汽车车主获得很好的充电体验,没有里程焦虑,有效促进了新能源汽车市场健康发展。当前,电动汽车普及率的持续攀升,高速公路充电桩
北京市政府参事、中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高在2024中关村论坛年会期间表示,新能源的协同协调发展和互动式发展将是下一阶段中国新型能源体系发展的主基调。在28日国务院参事室主办的2024中关村论坛平行论坛——“创新驱动助力绿色发展论坛”上,欧阳明高表示,中国迎来新能源发展革命的爆发
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!