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去年4月,本文作者Lisa Smith看了一下发表在“Advanced”杂志家族上的最新的锂电池研究成果。一年多之后,目前科研人员对电池技术的研究似乎将继续扩大,人们也在积极寻找锂系统的许多潜在替代品。现在似乎是分享这些新系统最新工作近况的好时机。但首先,我们需要快速了解一下这一大规模国际努力背后的动机:
全球能源需求正在迅速增长。每当你拿出你的智能手机时,不管是为了庄稼的种植而检查天气情况,还是获得公交时刻表的最新消息,或者只是为了找出关于某个名人的娱乐新闻,你就是在为这个能源的使用做出贡献。人们普遍认为,可持续性是非常重要的,但对某些原材料的需求正在变得具有不可持续性,特别是政策的变化和我们使用技术的方式推动了从化石燃料向更清洁的电化学系统的转变。目前的商业电池技术不具备或无法满足人们所期望的能量密度(即每克材料所能产生的能量)。
为了解决可持续能源生成和储存的关键问题,研究人员正在探索用新材料作为电池的电极和电解质,并创造诸如可穿戴或可折叠设备的灵活性或透明性等新功能。
对更高能量和功率密度的需求促进了人们对固体电解质的研究,这可能有助于人们获得更多超出标准的高容量锂技术。目前科研人员正在研究三种类型的固体电解质:聚合物,硫化物和氧化物。聚合物是最容易使用的,但与硫化物和氧化物相比,其机械强度和离子电导率较低。需要将固体电解质加工成非常薄的薄膜以使充电/放电期间的电流最大化,但是事实证明,在制造期间实现精确控制是很棘手的一个问题。
图片显示为薄固体电解质,该固体电解质仅为0.4μm厚,由纳米板的熔融膜形成
在美国几家不同机构工作的团队开发出了β-Li3PS4固体电解质膜,其厚度仅为0.4μm。这些膜与金属锂阳极电化学相容,并且不需要硫化物基固体电解质的典型高加工温度。他们的三步法在“Advanced Energy Materials”的封面上刊登了出来,涉及在镍基底上蒸发诱导的Li3PS4˙2ACN(乙腈)纳米片的面对面堆叠组装,产生均匀的薄膜。加热至180°C以上可除去ACN,提供良好的离子导电性,并将薄膜转化为β-Li3PS4;施加200MPa然后使薄膜熔化,增加它们的密度。发现前体的浓度决定了膜的厚度,为更好地控制固体硫化物电解质膜的形成提供了一条简单、可处理的途径。
相反,解决锂枝晶形成的问题(清华大学张强提出了这个问题的解决方案),来自中国的一个团体设计了他们所谓的“拉链式”SEI薄膜。而不是抑制SEI层中的应力引起的缺陷,正如大多数当前的方法所做的那样,这些薄膜能够使用自修复机制自动修复裂缝。在“Advanced Energy Materials”杂志中,研究团队解释了他们是如何用有序的凹坑图案化阳极表面的,从而形成网状SEI薄膜,减少极化。这使得锂离子通量更加均匀,并且提高了电镀/剥离循环期间的性能。
钙的天然丰富度吸引了另一群中国人研究可充电的钙离子电池系统。在正在研究的多价阳离子中,钙的还原电位最接近锂,它显示出更高的安全性和较快的电化学动力学;然而,由于钙从标准有机电解质缓慢扩散到活性材料中,钙系统的稳定性非常差(循环稳定性少于50次循环)以及工作电压很低。
钙离子是锂离子的一个有趣的替代物,而且这个系统是迄今为止最稳定的
科研人员使用膨胀石墨电极:一种允许嵌入Ca2 的材料,而不仅仅是从金属钙电极上电镀和剥离的材料,他们开发了一种具有碳酸盐电解质和Ca(PF6)2的系统。他们在“Advanced Science”中的论文中讲述了他们如何以2C的电流速率实现了66 mAh g-1的特定容量,具有4.6 V的高工作电压。关键的是,他们的钙离子电池的放电容量在300次循环后仍保持了62mAh g-1(此时电量保留率为94%),这是迄今为止钙系统所表现出的最稳定的性能。
德国和瑞士的一个合作小组也对石墨作为插层电极的使用进行了研究。他们探讨了它在钠离子电池系统中的应用机制,特别是它在循环过程中如何保持这种良好的稳定性,尽管电极材料在循环过程中会发生类似于“呼吸”的行为,尽管它显然没有形成任何SEI层,通常人们认为有必要防止连续分解,但本研究中证实这种情况不存在。他们在“Advanced Energy Materials”论文中阐明,即使电极体积膨胀和收缩约为70-100%,它仍然保持稳定,因为石墨颗粒从表面剥落形成结晶小板,但不会分层,这就避免了人们通常观察到的如此大体积变化时的降解。
石墨嵌入电极允许钠络合物(a)嵌入层(b)之间,并且即使没有任何SEI形成,系统也是十分稳定的
一如既往的,我们在商业化这些技术之前还有一段很长的路要走,但我期待看到清洁能源产生和存储的逐步改进。拥有更强大,更持久的电池将意味着后代能够以可持续的方式使用功能日益强大的便携式电子系统。那么那些额外的功能呢?例如可以折叠后放进钱包里的智能手机?其实这并不像你想象的那么遥远,不久的将来一定会实现的。
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11月15日,财政部税务总局调整出口退税政策,明确将光伏、电池、部分非金属矿物制品的出口退税率由13%下调至9%。其中附件显示,锂离子电池、锂电池组、全钒液流电池都在此范围。原文如下:关于调整出口退税政策的公告财政部税务总局公告2024年第15号现就调整铝材等产品出口退税政策有关事项公告如下:
在政策、技术和需求的多重驱动下,今年固态电池市场的热度和产业化进程进一步提升。硫化物固态电解质迎来产业化拐点、叠加以eVTOL为代表的细分领域爆发差异化应用需求,固态电池整体加速从研发迈向产业成果转化,工程化验证又推动了创新工艺、设备的研发与落地。与此同时,车企、电池企业、材料企业、
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11月11日上午,山西冠佳新能源开发有限公司10GWh锂电池生产线项目开工仪式在山西省朔州市应县经济技术开发区北区举行。项目总投资25亿元,规划占地面积200亩,主要建设厂房、仓库、组装及生产车间、原料及成品仓库车间等,生产圆柱形磷酸铁锂电池、钠离子电池的主要产品,项目分两期投入,第一期建设6G
虽然2024年以来钠离子电池热度相较前两年有所降温,但依然备受资本关注。据高工产业研究院(GGII)不完全统计,2024年前三季度国内共有23家钠离子电池领域企业进行26轮融资,同比减少近一半。但与同为新技术的固态电池相比,钠离子电池行业融资轮数约为同期固态电池领域融资轮数的两倍(2024年前三季度
2024年10月,国际航空运输协会(IATA)发布了第66版DGR(危险品规则),从2025年1月1日起,第66版IATA危险品条例(DGR)和第12版锂电池运输条例(LBSR)正式生效。2026年1月1日起,航空运输时,与由锂离子电池供电的设备和车辆包装在一起的锂离子电池将需要在电池处于较低的充电状态下进行航空运输。这些变
2024年以来,在储能示范项目的带动下,我国钠离子电池(简称“钠电池”)需求量大幅增长,GGII预计2024年我国钠离子电池出货1.5GWh,同比增长达200%。就目前应用规模及未来市场增长空间而言,储能或将成为钠离子电池最大应用场景。在钠离子电池三大技术路线中,聚阴离子类化合物为最适合储能的路线,未
10月24日,宁德时代发布骁遥超级增混电池,该电池将钠离子电池(简称“钠电池”)与锂电池集成于同一电池包内,并将钠电池布置在低温区,助力电池低温续航提升5%。这款产品不仅为增程/混动车型提供了新的动力电池解决方案,还极大地提振了钠离子电池行业发展信心,钠离子电池市场有望“阴转晴”。增混
钠离子电池具有“低温性能好、高倍率、高安全”等优势,可广泛应用在电动二轮车、微型车、储能等市场。随着钠离子电池的商业化量产应用,GGII预计2024年我国钠离子电池出货量超1.5GWh,2025年出货量超4.5GWh,2030年出货量有望超30GWh。按1GWh钠离子电池消耗1500吨负极材料计算,到2030年,我国钠离子
10月31日,浙江丽水遂昌县发布《遂昌县关于培育发展未来产业的实施意见》(遂政办发〔2024〕11号),其中提到,重点发展五个具有基础优势的未来产业,分别是高端金属材料,精细化工,新型储能,先进装备及零部件,元宇宙。抢抓新型储能万亿级风口,以现有龙头企业为引领,加快提升电化学储能技术性能,
北极星储能网获悉,10月31日,中广核广西贺州市钟山200MW/400MWh集中共享新型储能项目开工仪式在燕塘镇地厂村举行。项目总装机容量为200MW/400MWh,是广西贺州市第一个开工的集中共享新型储能示范项目,项目占地面积约54亩,总投资3.68亿元,安装锂电储能系统38套,钠电储能系统5套。项目配套建设一座2
北极星电池网获悉,10月30日,甘肃省张掖市甘州区绝狮5GWh钠离子电池制造项目开工。绝狮5GWh钠离子电池制造项目由绝狮新能源(张掖)有限公司投资建设,概算总投资10亿元,2025年计划完成投资5亿元,项目一期产能2GWh,二期产能3GWh,主要涵盖电芯及PACK的生产与组装,项目建成投产后预计可形成650万支
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固态电解质是固态电池量产过程中最大的不确定性。高工锂电注意到,当前多家固态电解质企业的产能规划达到千吨甚至万吨级别。按照单GWh固态电池对应700-1000吨固态电解质看,以上产能若全部落地,已可支持数GWh的固态电池制备。不仅如此,固态电解质所对应的更高附加值产品,包括固态电解质涂覆隔膜、(
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近期,我国在硫化物固态电解质领域的研发取得新进展。据市场消息,欧阳明高院士工作站(四川新能源汽车创新中心)在全固态电池中的关键材料——“硫化物电解质”的研发中取得阶段性进展。据介绍,该中心研发的纳米级“硫化物电解质”即将进入量产阶段,目前正在规划一条年产百吨级的中试线,预计在今年年
7月1日,记者从中国科学技术大学获悉,该校马骋教授开发了一种用于全固态电池的新型硫化物固态电解质,其原材料成本仅14.42美元每公斤,不到其它硫化物固态电解质原材料成本的8%。该成果近日发表在国际著名学术期刊《德国应用化学》(AngewandteChemieInternationalEdition)上。全固态电池有望克服锂离
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北极星电池网获悉,泰和科技5月27日在互动平台表示,公司有部分固态电池电解质的技术储备,目前暂时没有规模化生产。
北极星电池网获悉,据东峰集团消息,近日,公司与蓝廷新能源科技(浙江)有限公司(以下简称“蓝廷新能源”)签订《战略合作框架协议》,并就固态电池关键材料固态电解质及半固态复合隔膜的研发和生产达成合作。双方通过战略合作协议约定:1、合作双方互为上下游合作关系,一致同意建立稳定的长期业务
北极星储能网获悉,5月15日,星源材质在投资者互动平台表示,公司开发的固态电解质隔膜完全适用于半固态电池,能满足海内外多家电池头部企业和固态电池、半固态电池厂商客户的技术要求,得到了客户的认可并具备量产化条件。公司将对固态电池技术的发展保持密切的关注,积极进行开发固态电池技术相关项
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