登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
图1 预留空间提高碳-非碳负极体积比容量的设计策略。(a)预留空间不足,(b)预留空间合适,(c)预留空间过剩的碳笼结构。
在碳-非碳复合结构的构建过程中,引入过多的预留空间,将导致电极材料密度降低,从而难于发挥出非碳负极体积比容量的优势;为了提高电极材料的密度,将非碳材料引入通过液相组装和毛细蒸发技术获得的石墨烯三维致密网络中,可以大幅度提高复合材料密度,从而有望提高电极材料的体积比容量;但实际上,因为致密网络中预留空间的不足,在非碳材料嵌锂脱锂巨大体积变化的过程中会发生整个碳网络的破裂,导致电极的粉化,造成容量的衰减。因此,为非碳材料的体积膨胀精确预留缓冲空间,构建大小合身的石墨烯笼结构,是提高碳-非碳电极材料密度,发挥非碳材料体积比容量优势的有效方法。
图2 硫模板的特点。(a-c)硫与SnO2的相间分布状态;(d)XPS表征硫与SnO2间的相互作用;(e)HRTEM表征硫对SnO2的紧密包裹;(f)拥有合适预留空间的碳笼结构对SnO2颗粒的限域。
在目前引入预留空间的方法中,主要采用牺牲性模板如Si模板,Ni模板、PS球模板,盐模板等,这些模板无论是原位还是非原位引入,最终都很难同非碳组分很好地结合且大多是形状模板,引入的空隙为模板形状导向,因此很难获得合适的预留空间。硫模板法的提出,是在三维石墨烯致密网络中,不仅利用其易去除的优势,更为重要的是利用硫如同“变形金刚”一样的可塑形的特点,在碳笼结构内部实现对非碳活性颗粒如SnO2纳米颗粒的紧密包覆。与传统的形状模板相比,硫模板的最大优势就是能发挥体积模板的作用,使紧致的石墨烯笼结构能够提供适形且大小合适的预留空间,最终完成对活性SnO2颗粒的“量体裁衣”。SnO2作为模型材料,能够很好的诠释可塑形硫模板的方法学,同时该方法已推广至硅及其他非碳电极,对于丰富非碳电极设计思想具有重要的启发意义。
图3 硫模板法对预留空间的精确调控。(a-f)SEM表征硫模板使用量的增加,三维石墨烯网络结构的变化;(g-h)氮气吸脱附表征石墨烯网络的孔隙变化;(i-j)二氧化锡/石墨烯复合结构内部预留空间和密度的变化。
通过调控硫模板的使用量,可以精确控制三维石墨烯网络结构。实验结果显示,随着硫模板量的增加,三维石墨烯网络结构越来越膨胀,逐渐从微孔结构向介孔结构过渡,甚至出现一定的大孔。随着孔隙率的增加,石墨烯网络内部的预留空间也就逐渐增加,同时意味着石墨烯笼内部拥有更多的空间来缓冲SnO2颗粒的体积膨胀。当硫模板用量为21%时候,预留空间为SnO2体积的2.68倍,恰好可以满足SnO2的完全体积膨胀;更为重要的是,整个材料同时保持2.18 g cm-3的密度,从而为SnO2颗粒构筑了内部缓冲空间充分但最小的碳笼结构。
图4 二氧化锡/石墨烯复合电极材料的电化学性能表征。(a)二氧化锡/石墨烯复合材料的CV曲线;(b)循环130圈后,不同预留空间的二氧化锡/石墨烯复合材料质量比容量的呈现梯度增加趋势;(c)倍率性能;(d-f)循环性能及体积性能与近年来报道的重要的锡碳、硅碳负极材料体积比容量成果的比较。
电化学表征显示,随着石墨烯笼内部预留空间的增加,二氧化锡/石墨烯复合电极材料的质量比容量逐渐提高,当预留空间超过260%之后,达到峰值,不再随预留空间的增加而进一步增加,证明硫模板使用量为21%时,可以引入合适的预留空间来保证二氧化锡容量最大程度的发挥。合适的预留空间不仅能够保证快速的锂离子传输,从而在充放电速率加快的条件下,二氧化锡/石墨烯复合电极材料依然可以贡献较高的质量比容量,同时能够在多次充放电循环中保证整个电极材料结构的稳定,始终保证稳定的容量输出(循环300圈,依然可以贡献974 mAh g-1的质量比容量)。更为重要的是,因为二氧化锡/石墨烯复合电极材料的高密度,整个电极材料可以贡献极高的体积比容量(2123 mAh cm-3),该值为目前锡碳、硅碳等复合电极材料体积比容量的最高值之一;而基于整个电极也可以贡献1075 mAh cm-3的体积比容量。
图5 原位透射电镜表征。原位条件下观察(a-h)预留空间合适,(i-j)预留空间不足,(k-l)预留空间过剩的碳笼结构对SnO2颗粒嵌锂膨胀的缓冲效果。
二氧化锡/石墨烯复合材料与锂在原位透射电镜中组成微电池可以有效观察电化学反应中石墨烯笼结构对SnO2颗粒体积膨胀的缓冲。结果显示,在合适预留空间的复合材料内部,SnO2颗粒在石墨烯笼中发生嵌锂膨胀,中间生成Sn单质并完全嵌锂生成非晶态的Li-Sn合金。整个嵌锂过程中,SnO2逐渐占满石墨烯笼内部的预留空间,完成了对预留空间的完全利用。而预留空间不足的复合材料,因为缓冲空间的不足以及SnO2分布不均匀,造成严重的石墨烯笼破裂;预留空间过多则导致SnO2在完全体积膨胀之后,发生空间的过剩,从而降低了电极材料的体积比容量。
硫模板法可以实现对致密石墨烯碳笼结构的精确定制,通过预留合适的空间,在保证电极材料高密度的同时,能够充分缓冲非碳颗粒的体积膨胀,从而实现非碳负极体积性能优势的最大程度的发挥。这种石墨烯“量体裁衣”的设计思想不仅可以很好的应用在解决锂离子电池负极材料体积膨胀问题上,同时可以拓展为普适化的下一代高能锂离子电池和锂硫电池、锂空气电池等电极材料的构建策略。
Junwei Han, Debin Kong, Wei Lv, Dai-Ming Tang, Daliang Han, Chao Zhang, Donghai Liu, Zhichang Xiao, Xinghao Zhang, Jing Xiao, Xinzi He, Feng-Chun Hsia, Chen Zhang, Ying Tao, Dmitri Golberg, Feiyu Kang, Linjie Zhi, Quan-Hong Yang, Caging tin oxide in three-dimensional graphene networks for superior volumetric lithium storage, Nat. Commun. 9, 402 (2018), DOI:10.1038/s41467-017-02808-2
相关阅读:
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。
据外媒报道,美国储能系统和可再生能源服务提供商Fluence公司在5月8日发布了其2025财年第二季度财务业绩报告(即1月1日至3月31日这三个月的业绩)。该公司在其发布公告中指出,贸易关税不确定性导致Fluence公司降低了该公司2025财年收入和息税折旧摊销前利润(EBITDA)业绩预期,尽管如此,该公司首席
作者:彭鹏1王成东2陈满1王青松2雷旗开1金凯强2单位:1.南方电网调峰调频发电有限公司储能科研院2.中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室引用本文:彭鹏,王成东,陈满,等.某钛酸锂电池储能电站热失控致灾危害评价[J].储能科学与技术,2025,14(4):1617-1630.DOI:10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1006本
北极星储能网获悉,6月3日消息,福建省科学技术厅等四部门关于组织申报2025年高校产学研联合创新项目的通知,新材料方向包括,锂离子电池、燃料电池等关键材料及工程化技术;电池梯级利用与绿色回收技术;乏燃料后处理技术;先进锂离子电池、动力锂离子电池凝胶聚合物电解质、高离子电导率和高稳定的无
5月29日17时06分,江苏吴中区太湖街道雷山路与东太湖路交叉口处往西60米一货车运载的磷酸锂电池组起火。消防员立刻同步调派叉车转移起火电池组至安全区域,结合锂电池起火的特殊性最终决定使用“围堰淹没处置战法”快速控制火情,有效避免次生灾害。约半小时后,火势已被控制,一小时后明火已完全扑灭
北极星储能网获悉,6月3日,1批汽车用钠离子动力电池组,经福州海关所属宁德海关关员现场实施危包使用鉴定合格,并取得危险货物包装使用鉴定证书后顺利出口。据悉,这是全国首批钠离子汽车动力电池出口。钠离子电池是一种新型二次电池,其工作原理与锂离子电池类似,通过钠离子在正负极间的往复移动实
北极星储能网获悉,6月2日消息,为加强锂离子电池全生命周期安全与质量管理,市场监管总局(国家标准委)近日批准发布《锂离子电池编码规则》(GB/T45565—2025),并将于2025年11月1日起实施。该标准由中华人民共和国工业和信息化部提出,归口于中国电子技术标准化研究院,由比亚迪、宁德时代、亿纬锂
北极星储能网获悉,近日,住房和城乡建设部应用锂离子储能系统的光伏高层建筑火灾风险评估及验证、光伏高层建筑火灾辅助逃生设施及简易自动喷水灭火系统的应用可靠性及关键技术验证发布了中标公告。中国建筑科学研究院有限公司以80.00万元中得。住房和城乡建设部应用锂离子储能系统的光伏高层建筑火灾
北极星储能网获悉,截至5月26日,云南省新型储能累计并网投产总装机突破300万千瓦,达303.5万千瓦/607万千瓦时,提前超额完成“十四五”规划目标。新型储能是指除抽水蓄能以外的储能技术,包括锂离子电池、液流电池、飞轮储能、压缩空气储能、氢储能等。
北极星储能网获悉,5月30日,珠海冠宇发布投资项目建设内容变更的公告。2022年,珠海冠宇子公司浙江冠宇电池有限公司(以下简称“浙江冠宇”)拟在重庆市万盛经济技术开发区(以下简称“万盛经开区”)内依法投资设立项目公司投资建设高性能新型锂离子电池项目,项目预计总投资人民币40亿元(最终项目
北极星储能网获悉,5月28日,广东东莞发布2024年度新型储能高质量发展专项资金申报工作。面向锂离子电池、钠离子电池、液流电池、固态电池等先进新型储能技术路线的原材料、元器件、工艺装备、电芯模组、电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS)、储能变流器(PCS)、系统集成等领域建设的增资扩产项
全球新能源产业进入高速增长期,但政策不确定性、技术迭代加速、国际竞争加剧等因素导致法律风险频发。近年来,全球新能源产业呈现爆发式增长态势。然而,行业高速发展背后暗藏多重法律风险。(作者:莫泰京北京市盈科律师事务所律师)新能源行业法律风险白皮书——合规挑战与应对策略目录一、行业趋势
以绿色之名,汇智启程。6月11日至13日,全球瞩目的清洁能源盛会——SNECPV+第十八届(2025)国际太阳能光伏与智慧能源(上海)大会暨展览会将在上海国家会展中心隆重举办。本届SNEC展布展规模达38万平米,来自全球95个国家和地区共3600余家企业参展,其中国际展商比例占30%。正泰以“绿源+智网共建新型
北极星储能网获悉,6月6日,阳泉市能源局印发《阳泉市能源领域碳达峰实施方案》,提到,鼓励大数据中心、电动汽车充(换)电站、虚拟电厂运营商以及储能运营商作为市场主体参与用户侧储能项目建设。积极构建多层次智能电力系统调度体系,提高电网调度智能化水平。到2025年,全市实现快速灵活的需求侧响
6月3日,浙江省市场监督管理局关于征集2025年标准化战略重大项目和标准稳链项目需求建议的通知,通知指出,聚焦传统产业转型升级、新兴产业发展培育、未来产业超前布局,选取具有较好基础和发展前景的行业开展标准稳链项目。通过项目建设,推动建立本行业(领域)链主企业为主、产业链链员企业、技术机
在新能源行业,从来没有一种电池能解决所有问题。大储追求低度电成本和长循环寿命;工商储注重模块化灵活配置,同时兼顾高安全性和经济性;动力电池聚焦快充、高能量密度和超长循环——不同的场景,对电池性能的要求不甚相同。如果试图用单一技术路线满足所有需求,就像用同一把钥匙开所有的锁,结果只
全固态电池,因其超高比能、本征安全的优势,成为了突破传统液态电池技术桎梏、开启可持续能源高效运用的“金钥匙”,高能数造(西安)技术有限公司自创立伊始,便以“让电池更高能·让产品更高能”为使命,致力于开发先进的固态电池与干法电极产线整体制造解决方案,以前瞻的战略眼光和深厚的技术底蕴
5月9日,中央政治局委员、重庆市委书记袁家军,重庆市委副书记、市长胡衡华率重庆市党政代表团考察正泰。浙江省委书记、省人大常委会主任王浩,浙江省委副书记王成陪同考察。全国政协常委、中国民间商会副会长、正泰集团董事长南存辉等接待代表团一行。袁家军一行深入正泰创新体验中心,听取南存辉关于
日前,正泰发布一周热点资讯(2025/4/21~4/25)。荣誉正泰安能、正泰新能获评浙江省独角兽企业4月24日,由民建浙江省委会、浙江省工商联、中国投资发展促进会主办的第九届万物生长大会在杭州举办,会上发布浙江省独角兽企业系列榜单,正泰安能、正泰新能双双上榜,首次获评浙江独角兽企业;正泰安能还
4月21日-23日,德梅斯特(上海)环保科技有限公司(简称:德梅斯特)作为除尘除雾分离行业领域优秀企业,携多项节能环保产品及核心技术亮相第26届中国环博会。本次展会重点推出废水低温蒸发解决方案、超净排放解决方案、水平衡治理解决方案,展示生态环保环境领域领先的创新产品组合与解决方案。德梅斯
4月10日,在第十三届储能国际峰会暨展览会上,南都电源全新发布标准20尺单箱8.338MWh储能系统CenterLMax,引领储能行业进入8MWh时代。南都CenterLMax8.338MWh储能系统搭载自研超大容量固态电池。超大容量固态电池带来的能量密度提升,再加上系统的空间极致利用设计和箱内功能结构优化,令该款储能系统
4月9日,正泰集团与上海电器科学研究所(集团)有限公司(简称“上电科”)在湖州举行战略合作签约仪式。中国电器工业协会常务副会长刘常生,上电科董事长兼总裁吴业华,正泰集团董事、总裁朱信敏等出席仪式。左右滑动查看更多根据协议,双方将围绕“技术攻关与标准引领、检验检测与全球认证、行业赋能
北极星氢能网获悉,3月3日,杭州市富阳区人民政府发布《杭州市富阳区未来产业培育行动计划(2025-2026年)》(征求意见稿),此次行动计划旨在通过前瞻布局未来产业,推动富阳区新型工业化发展,打造经济增长新引擎。氢能与储能也被列为未来六大快速发展产业之一,聚焦氢能制备设备研发和产业化布局,
宁德时代重新入股江西升华后,双方的合作关系再进一步。这次宁德时代预定了更多磷酸铁锂产能。6月5日晚间,富临精工发布公告,子公司江西升华与宁德时代签署补充协议,对2024年8月达成的业务合作协议进行修订。协议修订后,宁德时代对江西升华的支持力度进一步增强,承诺的采购期间有所延长,采购规模
富锂锰基(LRM)材料,因其超高比容量和低成本等优势,被行业寄予厚望。近期,通用汽车宣布,将与LG新能源合作,推出新型富锂锰基方形电池,并将该电池应用于未来通用电动卡车和全尺寸SUV。通用汽车的目标是,成为首家在电动汽车上部署富锂锰基电池的汽车制造商。据了解,该富锂锰基电池计划将于2027年
北极星储能网获悉,6月6日,阳泉市能源局印发《阳泉市能源领域碳达峰实施方案》,提到,鼓励大数据中心、电动汽车充(换)电站、虚拟电厂运营商以及储能运营商作为市场主体参与用户侧储能项目建设。积极构建多层次智能电力系统调度体系,提高电网调度智能化水平。到2025年,全市实现快速灵活的需求侧响
北极星储能网获悉,6月4日,中科电气发布公告称,拟通过公司控股子公司湖南中科星城石墨有限公司(以下简称“湖南中科星城”,公司持有其99.9984375%股权)的全资子公司中科星城(香港)控股有限公司(以下简称“中科星城香港”)投资设立阿曼项目公司实施年产20万吨锂离子电池负极材料一体化基地项目
这场“蛇吞象”式重组,是滨海能源连续五年亏损后的“生死一搏”。近日,滨海能源公告,拟通过发行股份方式收购关联方沧州旭阳化工有限公司(以下简称“沧州旭阳”)100%股权,标的资产预估达145.8亿元,约为滨海能源总资产的11倍。若交易顺利完成,公司将从负极材料单一业务转型为“负极材料#x2B;尼龙
在能源转型与技术革新的浪潮中,远航锦锂顺应行业发展需求,凭借深厚的技术积累与创新实力,推出循环再生系列电芯。这一系列创新产品不仅性能卓越,更为可再生能源的高效利用与广泛应用提供了全新的解决方案,有望引领新能源行业迈向更加绿色、高效、智能的新纪元。远航锦锂与上下游开展深度的技术合作
近日,云南省发展改革委依托省级重大项目清单,建立2025年云南省重点民间投资项目库,共纳入382个项目,总投资3456.62亿元,覆盖能源工业、能源以外工业、农业、文化旅游、数字经济、商贸物流、交通、社会事业、生态环保等行业领域。其中包含新安硅材料(瑞丽)有限公司1-4#炉余热综合利用发电项目、临
北极星储能网获悉,5月28日,海目星在投资者互动平台上表示,公司深度参与的固态电池技术路线采用氧化物固态电解质和金属锂负极材料,能量密度达450Wh/kg以上,显著高于当前量产的半固态产品,并通过了针刺、高温、低温等极端环境测试,安全性性能得到认证。目前,该固态电池已经运用于亿航智能的载人
5月28日,河南省人民政府办公厅关于印发河南省临港产业发展规划(2025—2035年)的通知(豫政办〔2025〕26号)。其中提到,重点发展电力装备、农业机械、工程机械、医疗器械、船舶制造等产业,提高自主设计、制造和系统集成能力,打造先进装备产业集群。扩大特高压输电成套装备、换流阀等产业优势,做
5月20日,《美国化学会会刊》刊发了一则论文显示,中国科研领域在全固态电池失效机制研究方面取得重要突破。中国科学院金属研究所联合加州大学尔湾分校组成的团队,首次在纳米尺度揭示了无机固态电解质中的软短路—硬短路转变机制及其背后的析锂动力学,破解了固态电池短路难题。来源丨北极星电池网受
北极星储能网获悉,5月22日晚间,天铁科技发布公告,公司当日与深圳欣界能源科技有限公司(以下简称“欣界能源”)签署《战略合作框架协议》,旨在固态电池锂金属负极材料供应、研发、生产等方面全方位开展战略合作,实现双方优势互补,拓宽双方合作领域、提高合作层面,实现合作共赢。根据协议,双方
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!