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
【引言】
高循环稳定性锂(Li)金属负极的开发是实现高比能锂金属电池的关键。然而,不均匀传质和电荷转移导致的Li枝晶形核与生长,不仅造成电池低的库仑效率和快速的容量衰减,还可能导致电池内部短路,带来严重安全隐患,极大地阻碍了锂金属电池的实用化进程。为解决上述问题,研究人员提出了一系列方法来调控Li的沉积行为(例如加强Li表界面的稳定性、降低局部电流密度等)。其中构建不同3D导电网络(如石墨微管支架,碳纳米管/纳米纤维泡沫,热解碳骨架,3D石墨烯/ Ni和3D Cu)来抑制Li枝晶生长被认为是一种简单而有效的方法。然而,Cu和传统结构sp2杂化碳与Li金属之间差的亲和力通常会造成明显的成核障碍(表现出较大的成核过电势)和不理想的循环稳定性。
最近,富含边缘的石墨烯(ERG)在电化学应用中引起了关注。与结构连续的传统sp2碳相比,ERG丰富的暴露边界结构,使其具有更加明显的π电子分布不均匀性,甚至表现出完全的局域化状态。因此,在ERG中会形成强烈的局部负电荷积累,这能够有效增强ERG对Li离子的吸附能力,进而显著降低Li在其表面的成核过电势,如图1a所示。基于这个假设,若将ERG分散嫁接到传统结构的3D碳导电网络中,可显著促进碳网络对Li枝晶的抑制作用,进一步提高3D碳/锂金属复合负极的循环稳定性。
【成果简介】
近日,西北工业大学谢科予教授和美国特拉华大学魏秉庆教授课题组(共同通讯作者)在能源期刊Advanced Energy Materials(影响因子:16.72)上发表“Vertically Grown Edge‐Rich Graphene Nanosheets for Spatial Control of Li Nucleation”研究论文,论文第一作者宋强 。研究人员采用基于CH3OH前驱体的化学气相沉积法,在多孔3D 碳纳米纤维(CNF)基底上垂直生长了大量共价连接的ERG。研究结果表明,相对于纯3D CNF/Li复合负极表现出的显著成核过电势,ERG-3D CNF/Li复合负极几乎没有成核过电势。ERG-3D CNF表面Li的沉积尺寸仅有200-300nm,且沉积均匀,而纯CNF基底上沉积尺寸则为微米级、分布不均。这说明ERG可以有效诱导Li的沉积,这种改善的Li沉积行为赋予Li负极优异的循环稳定性。同时,研究发现,若在ERG表面沉积薄层热解碳,在一定程度上修复其边界结构后,3D基底又重新表现出一定的Li成核过电势。这说明,大量边界结构的存在是ERG诱导Li无过电势成核的关键,边界结构可以有效促使π电子局域化,加强碳材料表面的局部电负性,进而增强其对锂离子的吸附与结合。与3D CNF基底相比,ERG改性的3D CNT基底能更好地解决了Li金属负极的循环稳定性问题,从而赋予Li金属电池更长寿命和更高库仑效率。该研究结果为开发具有高循环稳定性的下一代锂/碳复合负极提供了新视角。
【图文解析】
图1. a)利用局域化π电子在ERG上诱导Li的零过电势成核示意图;b)在ERG-3D CNF基底上均匀沉积Li金属示意图。
图2. a)SiO2@ERG-CNF的SEM图(插图:SiO2@CNF的SEM图);b)SiO2@ERG-CNF的低倍TEM图;c)SiO2@ERG-CNF的TEM图;d)ERG和CNF之间的连接结构; e,f)具有不同层的ERG纳米片边缘TEM图;g)SiO2@ERG-CNF和SiO2 @ CNF的拉曼光谱;h)SiO2@ERG-CNF和SiO2@CNF的C1s XPS谱;i)SiO2@ERG-CNF的FT-IR光谱。
图3. 在0.2mA/cm2电流密度下,Li在不同基底上的沉积电位:a)SiO2@ERG-CNF; b)SiO2@CNF; c)SiO2@ERGPyC-CNF。
图4. a,b)在ERG纳米片上的Li成核的SEM图;c)SiO2@ERG-CNF上的Li初始成核与d)沉积1mAh/cm2 Li的形貌;e)SiO2@CNF上的Li成核和f)沉积1mAh/cm2 Li的形貌;g,h)在SiO2@ERGPyC-CNF上沉积1mAh/cm2 Li的形貌。
图5. a)电流密度分别为1, 2和5 mA/cm2时,SiO2@ERG-CNF和SiO2@CNF分别作为集流体时,Li循环的库伦效率, Li的沉积量固定在1 mAh/cm2;b)SiO2@ERG CNF和SiO2@CNF电压滞后随循环次数的变化情况;c)对称Li | Li-SiO2@ERG-CNF和Li | Li-SiO2@CNF电池的电压-时间曲线;Li的沉积量为1.0 mAh/cm2,电流密度为0.5 mA/cm2。
图6. a)1C倍率下Li-SiO2@ERG-CNF | LiFePO4和Li-SiO2@CNF | LiFePO4电池循环性能;b)电池的电压滞后随循环次数的变化情况。
【总结与展望】
该研究成功在纳米碳纤维表面垂直生长了ERG,其丰富的开放边缘结构可使得π电子局域化并增强石墨烯表面的电负性,促进其对电解液中Li+的强吸附,进而有效降低Li的成核势垒。与没有ERG的3D CNF基底相比,3D ERG-CNF能更有效地引导Li沉积,从而实现对Li成核的空间控制,提高Li金属负极的循环稳定性。
该工作受到国家自然科学基金(51432008,51674202,U1435202,51502242和51521061),陕西省自然科学基金(2017JM5038)、西北工业大学翱翔新星计划(G2016KY0307)和陕西省重点研发计划(2017ZDCXL-GY-08-03)等项目的支持。
Qiang Song, Huibo Yan, Kedi Liu, Keyu Xie, Wei Li, Wenhan Gai, Guohui Chen, Hejun Li, Chao Shen, Qiangang Fu, Shouyang Zhang, Leilei Zhang, Bingqing Wei; Vertically Grown Edge‐Rich Graphene Nanosheets for Spatial Control of Li Nucleation; Adv. Energy Mater., 2018, DOI:10.1002/aenm.201800564
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。
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,
加利福尼亚大学洛杉矶分校的研究人员最近发表文章,分享了他们使用一种特定类型的塑料实现更高效能源存储的突破性工作,这种新材料可能为全球可持续能源转型提供解决方案。我们在日常生活中到处使用塑料。塑料有助于保持食物新鲜和医疗设备的无菌状态,并且为电子产品提供绝缘。事实证明,塑料还可以做
北极星售电网获悉,2月27日,河南许昌市人民政府发布政府工作报告。报告明确2025年工作总体要求和主要预期目标,其中包括积极构建新型能源体系,抓好能信热电、阳光氢能装备产业园等项目建设,实施20个源网荷储一体化项目,新增可再生能源发电装机30万千瓦以上。聚焦未来能源产业,重点发展新型储能、
新型储能迎来重大利好!不仅12大技术上榜,还将培育3#x2014;5家生态主导型企业,到2027年,实现高端化、智能化、绿色化发展。对此,有相关机构认为,2025年中国储能装机有望在2024年翻倍增长的基础上,保持较高增速,与此同时,海外市场渗透率有望提升。那么,真锂新媒就带您具体盘点一下,这新型储能1
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
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
在被视作下一代储能电池——500+Ah储能电芯的竞赛上,远景动力和宁德时代率先发力。5月29日,远景动力沧州超级工厂正式下线500+Ah储能电芯,成为行业率先实现500+Ah电芯量产的企业。无独有偶,本月中旬,宁德时代位于山东济宁的新能源电池工厂一期项目投产。此前,有消息称,宁德时代587Ah储能电芯将于
5月29日,远景动力沧州电池超级工厂正式下线500+Ah储能电芯,成为行业率先实现500+Ah电芯量产的企业,持续领跑储能大容量电芯迭代。远景动力沧州500+Ah储能电芯产线实景据悉,远景动力此次量产的500+Ah电芯将适配当前市场主流6+MWh储能系统方案。相较上一代产品大幅提升了单体储能集装箱能量密度,节约
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
北极星储能网获悉,5月29日消息,近日,四川成都郫都区生态环境局发布公告,拟对1个建设项目环境影响评价文件作出审批意见。该项目名称为“清陶固态电池西南产业基地项目”,项目征地约446.02亩,建设3栋电芯厂房(每栋1条生产线)用于生产电芯,建设1栋模组车间(4条生产线)用于将电芯组装成完整的方
北极星储能网获悉,5月28日,河北建投中航塞罕绿能科技开发有限公司发布全钒液流电池储能系统产业链供应商库比选中选公告,涵盖储液罐、BMS、PCS、电堆、制冷机、电解液等关键部件供应商。同时,此前发布的比选公告中涉及的管路、集装箱箱体、磁力泵、传感器等部件的供应商中选名单尚未公布。中选供应
北极星储能网获悉,5月28日,在新疆昌吉州吉木萨尔县,三峡能源吉木萨尔20万千瓦/100万千瓦时全钒液流新型储能项目并网发电。该项目储能时长5小时,是新疆储能时间最长的液流新型储能电站,单次最大能储存100万度电,大约能满足390户三口之家的一年用电需求。2024年3月,该项目由上海勘测设计研究院有
传统储能电站安全防护技术多基于气体、温感和烟感等传感器进行被动监测和事后消防处置,难以应对电池仓内部锂电池热失控、电解液泄漏、电弧放电和绝缘材料高温老化等突发性隐患。采日能源凭借在储能领域的技术沉淀,创新推出“微粒子主动安全预警技术”,以“防患于未然”的科技理念,为储能电站构筑起
北极星储能网获悉,5月24日,投资四川·攀枝花钒钛钢铁新材料投资推介会暨供需合作大会在成都举行。盐边与郑州天汇钒融储能科技有限公司、星链储能(四川)科技有限公司签约短流程制备钒电解液建设项目投资协议,项目总投资10亿元,预计建成达产后年产值约30亿元。短流程制备钒电解液建设项目选址位于
北极星储能网获悉,6月3日,鹿山新材在投资者互动平台上表示,公司硅碳负极功能粘接材料(PAA)已通过3C电子客户的系统性验证并批量供货。公司PAA可用于液态/半固态/固态锂电池中硅基负极极片的粘接,能够有效提升硅碳负极的循环稳定性与电池续航。考虑到人形机器人主要在室内场景使用及充电,安全性至
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
思源电气股份有限公司(下文简称“思源电气”)成立于1993年12月,是国内知名的专业从事电力技术研发、设备制造、工程服务的上市公司,荣膺上海市创新型企业和重点高新技术企业、国家重点火炬计划企业、中国能源装备十佳民企等荣誉称号。目前,公司拥有八家全资及控股子公司,产品线覆盖输配电一次及二次设备
北极星储能网获悉,5月29日,丰元股份发布投资者关系活动记录表,对公司的业绩、产能、战略布局等进行了回答。产能方面,目前公司已建成的磷酸铁锂产能共计22.5万吨,在建磷酸铁锂产能共计7.5万吨,根据规划,2025年底公司磷酸铁锂总产能将达30万吨,公司也会根据行业的发展趋势和下游客户的需求变化,
5月29日,锂价正式跌入5字头时代。碳酸锂期货主力合约开盘跌破6万元/吨大关,收盘于58860万元/吨。同时,业内曝出6月份的碳酸锂供应量预计依然还将大幅增长。本着“没有最低,只有更低”的精神,市场价格的矫枉过正的戏码正在越演越烈。然而,也正是此时,真正的产能出清才可能如期到来。锂价!开启5字
北极星储能网获悉,近日,新疆哈密高新技术产业园区的哈密浩辰星辉科技有限公司年产8GWh固态电池项目土建基础工程顺利完成进入到主体建设阶段。项目现场负责人苏毛说:“项目的落地不仅补齐了当地储能材料、电池模组等关键环节短板,构建起了从纳米级正级材料研发到终极场景应用的完整产业链。”据介绍
北极星储能网获悉,5月26日,紫金矿业集团股份有限公司(以下简称“紫金矿业”)发布公告称,紫金矿业拟将其控股子公司紫金黄金国际有限公司(以下简称“紫金黄金国际”)分拆至香港联交所主板上市。发行方式为香港公开发行及国际配售。本次分拆上市发行的股份数量不超过发行后紫金黄金国际总股本的15%
5月20日,碳酸锂主力期货合约逼近6.1万元/吨的心理关口,尽管21、22日两日价格有所反弹,但是一个月的时间,价格下跌近万元已成不争事实。整个市场的价格底线再次被击穿,之前所谓的“盈亏”平衡线已经失去意义。海外锂矿依然在降价促销,港口锂矿库存依旧缓慢增加,碳酸锂的供应也持续强劲。尽管大家
美国能源信息署发表文章:中国在全球电池供应链的每个环节都发挥着重要作用,并且主导着矿物的区域间贸易。根据联合国贸易数据库的区域数据,2023年,中国进口了近1200万短吨(美制单位:1短吨#x2248;0.907185吨)的原生和加工电池矿物,占区域间贸易的44%,出口了近1100万短吨的电池材料、电池组和组
北极星储能网获悉,5月21日,三孚新科披露投资建设高安全干电极电池关键材料及高频电子信息复合材料产业化项目的公告。为推动固态/半固态锂电池高安全材料、高频电子信息复合材料的产业化、商用化,增强业务影响力及综合竞争力,广州三孚新材料科技股份有限公司拟以合并范围内子公司江西邦越新材料科技
北极星储能网获悉,近日,中共重庆市委党校与重庆市发展和改革委员会联合发布《推进成渝地区双城经济圈建设典型案例》,系统梳理了成渝地区在多个领域的协同发展成果,展示了22个具有代表性的典型案例,涵盖能源、产业、生态、等多个方面,其中,万盛《因地制宜走好转型路因势利导打造升级版奋力推进资
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!