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随着电动汽车和移动电子设备的蓬勃发展,对提供动力能源的锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。基于插入式原理的锂离子电池的能量密度已接近其上限能量密度,提升空间很小。相比较而言,以锂为负极的锂金属电池在提升能量密度方面有着无可比拟的优势。然而,基于传统液态电解液的锂金属电池存在SEI反复破裂和生成、锂负极体积膨胀、锂枝晶生长、死晶等导致的库仑效率低、电池阻抗增加和安全性问题等诸多挑战,所有这些限制了高性能锂金属电池的快速发展。
近日,依托中国科学院青岛生物能源与过程研究所建设的青岛储能产业技术研究院(以下简称“青岛储能院”)为解决锂金属电池存在的上述关键瓶颈问题,以聚合物电解质作为核心突破点,从三个方面系统探索解决方案:(一)大阴离子锂盐对锂负极的保护;(二)构建人工有机/无机复合界面膜(SEI);(三)兼顾耐高电压和锂负极保护的多功能聚合物电解质的开发,系列创新性研究工作对于促进高性能锂金属电池的发展起到了重大的推动和引领作用。
为从锂盐角度解决锂枝晶问题,青岛储能院的研究人员设计并合成了一种新型具有大阴离子结构的全氟叔丁氧基三氟硼酸锂(LiTFPFB),该新型锂盐保留了LiBF4阴离子的主体结构,一方面可以提高其对铝集流体的稳定性;另一方面大阴离子的存在可以原位形成锂负极保护膜进而提升锂金属电池的电化学性能。研究发现:该锂盐的离子电导率明显高于LiBF4,且对铝集流体有较好的稳定性,可以在锂金属负极形成一层保护膜来有效抑制锂金属与电解液的进一步反应,进而有效保护锂负极。相关成果作为Back cover文章发表在国际杂志Chem. Sci.上(Chem. Sci., 2018, 9, 3451-3458)。
鉴于金属锂作为负极使用时存在着SEI不稳定、副反应严重进而导致库伦效率低、循环寿命短等不利因素,研究人员从聚合物界面修饰角度出发,设计出人工SEI膜来有效保护金属锂负极(图1a),该SEI膜由聚氰基丙烯酸酯和分散其中的氧化锂衍生物组成(Chem. Mater., 2017, 29, 4682-4689)。研究发现:该有机/无机层的协同作用使得界面处在快速传导锂离子的同时,又能保证SEI不易脱落,同时也显著抑制了发生在界面区域的副反应(Chem. Mater., 2016, 28, 3578-3606),从而赋予金属锂电池优异的界面稳定性和长循环稳定性(Chem. Mater., 2018, 30, 4039-4047)。
为解决高电压(4.45 V)钴酸锂/锂金属电池存在的正极固态电解质界面(CEI)不稳定,在高电位下界面处容易发生电化学氧化副反应,以及大电流大容量时锂负极存在的锂枝晶等问题,青岛储能院在“刚柔并济”聚合物电解质设计理念的指引下(Small, 2018. DOI: 10.1002/smll.201800821; Adv. Sci., 2018, 5, 700503),以细菌纤维素作为刚性骨架支撑材料,制备出聚乙烯基甲醚-马来酸酐多功能聚合物电解质(Energ. Environ. Sci., 2018, 11: 1197-1203)。实验结果表明:该聚合物电解质可以兼具稳定正极界面和保护锂负极的多功能作用,进而协同提升了4.45 V钴酸锂/锂金属电池的长循环稳定性。与此同时,该文详细阐明了聚乙烯基甲醚-马来酸酐聚合物电解质的多功能作用机制(图1b)。由于在高电压钴酸锂/锂金属电池方面的系列工作,研究人员应邀为Chem. Soc. Rev 撰写题为Reviving lithium cobalt oxide-based lithium secondary batteries-toward higher energy density 的综述(Chem. Soc. Rev., 2018, DOI:10.1039/C8CS00322J),详细论述了高能量密度钴酸锂电池的相关研究进展、面临挑战以及未来机遇和发展方向。
相关系列研究获得了国家自然科学基金杰出青年科学基金、国家重点研发计划、中科院纳米先导专项、山东省自然科学基金、青岛市储能行业科学研究智库联合基金和青岛能源所“一三五”项目等的大力资助。
图1(a)人工构建有机/无机复合电解质膜(SEI)修饰的高性能锂金属负极;(b)聚乙烯基甲醚-马来酸酐多功能聚合物电解质
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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
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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,6月6日消息,此前,德尔股份与浙江省湖州市吴兴区织里镇人民政府签订了相关《投资合作协议》,计划投资约3亿元投资建设新型锂电池中试及产业化项目和智能电机产业化项目。投资合作协议中的“新型锂电池中试及产业化项目”所称的新型锂电池,指公司研发的固态电池。公司拟将前期在日
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“绿电直连”11类应用场景测算(来源:微信公众号“孙小兵”作者:孙小兵)2025年6月4日2025年5月,国家发展改革委、国家能源局印发了《关于有序推动绿电直连发展有关事项的通知》(发改能源〔2025〕650号)(以下简称“650号文”)。作者结合近期在零碳园区策划上的实践和思考,对绿电直连专线缴纳输
景春梅金爱伟谢笑梅(中国国际经济交流中心课题组)2024年12月召开的中央经济工作会议指出,要“综合整治‘内卷式’”竞争。近两年来,我国光伏制造业阶段性供需失衡,“量增价减”问题加剧,出现“内卷式”竞争。光伏制造业是我国培育的重要新质生产力,长期看仍有较大发展空间。在推动光伏制造业重回
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
136号文出台后,新能源全电量推向市场,不再全电量收购,不再做政策保障下的“巨婴”。这会给作为“新能源稳定器”的新型储能带来什么?近期举办的第十三届储能国际峰会暨展览会上,一场圆桌论坛汇聚了来自储能制造、储能运营、电网企业、高等院校的代表对该问题的思想碰撞。短期利空,长期利好,机遇
北极星储能网获悉,近日,升容科技年产2000吨锂电池正极补锂剂项目投产仪式在常德经开区举行,该项目系湖南省首条量产锂电池正极补锂剂全自动化生产线。湖南升容科技有限公司是一家新能源科技创新企业,主要从事锂电池正极补锂剂及高容量正极材料的研发制造。正极补锂剂用于提高锂电池的循环使用寿命、
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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
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