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
NIMS认为,通过引入纳米多孔结构,减小Si粒子尺寸,来减轻应力变化,硅将可应用于全固态电池的负极中。
近日,日本材料科学研究所(NIMS)能源与环境材料研究基地二次电池材料组高级研究员太田鳴海先生的团队开发出一种技术,该技术可以使不与石墨等碳质材料混合/复合的硅(Si)应用于汽车电池的负极。尽管对于大规模量产目前仍然遗留许多课题,但这一进展使得基于硫化物的全固态电池中实际应用Si负极的可能性大大增加。
NIMS所开发的上述技术,主要是解决了硫化物系全固态电池中采用Si负极时循环寿命不佳的课题。Si不是作为致密膜使用,而是作为存在多个直径为10n~50nm空隙的纳米多孔质膜被使用。通过上述空隙吸收由Si的膨胀收缩所产生应力的同时,降低Si颗粒尺寸至纳米级,膨胀收缩所产生的应力本身也有所降低。
通过减小Si粒子尺寸减轻应力变化
Si由于理论容量密度高达4200mAh/g(石墨的11倍),被看成是最有希望的提高li离子电池能量密度的新负极材料。然而,随着电池的充电过程进行,Si的体积大约会膨胀4倍左右,由此导致负极产生皴裂、剥离,或是在负极表面形成的(SEI)保护膜脱落的问题(图1)发生。
图1:将Si负极应用于锂离子电池的主要问题
在全固态电池上应用硅负极,虽然随着充放电体积变化大,挑战很大,但是由于Si和电解质属于固体颗粒之间的接触,图示绿色所显示SEI膜的再生成反应很难进行。在全固态电池中,可以通过减轻伴随体积变化产生的应力变化来实现Si负极的应用。
而且,SEI通过电解液分解产生。因此,当重复SEI的生成时,电解质溶液会减少/劣化。此外,由于在形成SEI(Li)的过程中一部分Li被嵌入SEI膜内,会导致可逆容量降低的问题。此外,SEI具有比电解质更高的电阻,脱落的SEI挤入负极活性材料(Si粒子)间,会导致电池的内部阻抗增高。
减轻这种伴随体积变化所产生问题的一种方法是通过增加Si颗粒的比表面积来减小应力变化。根据太田先生解释,μm尺寸程度无法达到预期效果,但如果减小到nm尺寸则效果很好。然而,常规的锂离子电池中,如果将Si的粒径处理得太小,则会增加电解液与活性物质得接触面积从而促进SEI的再生。但是在全固态电池中,Si和电解质属于固体颗粒间的接触,因此SEI的再生几乎不进行。
根据太田先生的说明,在全固态电池应用上,如果仅仅是Si粒子处理成纳米级尺寸,依然很难缓解应力。当Si颗粒膨胀时,需要在其周围制造一个吸收膨胀的空间来。因此,NIMS引入了纳米多孔结构,其中Si的纳米颗粒和空隙相邻并均匀排列(图2)。 “它的图像看起来像干丝瓜,其细胞壁由非晶硅纳米颗粒组成”。壁厚约为10nm,空隙直径约为10n~50nm。
图2: NIMS将Si负电极应用于全固态电池的方法
通过Si粒子的纳米尺寸化以及导入多孔结构,缓和由于充放电的膨胀收缩导致的应力变化。以上多孔结构图片是粗略图像。
通过溅射形成多孔结构
在NIMS中,通过溅射形成这种非晶Si的纳米多孔结构。在一般的溅射工艺中通常采用氩(Ar)作为放电气体,但是本例中一个要点是采用了氦(He)气替代。Si粒子从目标基板(99.999%纯Si基本)飞出过程中, He气被吸入,Si与He气一起堆积,形成非晶Si的纳米多孔结构。实际上,空隙部分是He气作为气泡残留的状态所形成。
NIMS按照上述方法首先形成了厚度为4.7μm的多孔构造非晶Si膜,利用这种非晶硅膜制造电池所需要的表面容量为2mAh/cm2以上,实际是实现了2.3 mAh/cm2。假设初始循环中可逆容量密度高达3000mAh / g,并且每循环的容量降低被抑制到0.06%。在电池特性评价中使用的全固态电池,固体电解质采用80Li2S·20P2S5的高离子导电性玻璃,正极使用InLi合金电极。循环测试的电流密度设定为0.1mA / cm 2。
量产化所要面临的课题是如何在工厂中制造这些膜。根据太田先生的说法,因为溅射需要太多的时间来形成薄膜所以大规模生产很困难。本次的研究能够表明的是,通过导入上述结构,组合硫化物基固态电解质和Si负极制造的全固态电池可以工作。如果以此为基础进一步开发量产的相关技术,则极大可能开辟出将Si负极应用于硫化物基全固态电池的道路。
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。
凭借能量密度高、安全性能好、循环寿命长等优势,近年来,固态电池受到市场关注,被公认的下一代电池的首选方案之一。而全固态电池目前仍然面临着多个尚未完全解决技术难题,产业化时间节点或在2030年左右。(本文来源:微信公众号电池cbuID:zgcbcu)有机构预计,到2030年,全球固态电池的出货量将达
北极星储能网获悉,3月5日,三星SDI宣布,目标是在2027年量产全固态电池,以满足电动汽车时代的需求。该公司去年已在首尔南部水原市研发中心建立了一条全固态电池试验生产线,目前正在生产原型样品。另外,三星SDI将在2029年之前开发并量产寿命超过20年的电池解决方案。
北极星储能网获悉,据日立造船官网消息,日立造船27日宣布,该公司制造的全固态锂电池获芯片制造设备商采用,已从芯片设备商接获全固态电池订单,且期待今后将能持续获得来自芯片设备商的订单。日立造船指出,截至目前,该公司制造的全固态电池已接获来自各个行业的样品订单,而接到实际产品(设备)的
近日,研究机构EVTank联合伊维经济研究院共同发布了《中国固态电池行业发展白皮书(2024年)》,EVTank在白皮书中将电解液含量低于10%的电池定义为半固态电池,将完全不含有电解液的电池定义为全固态电池,EVTank指出随着液态电解液添加量的逐步减少,固态电解质含量的增加,电池的能量密度和安全性能
11月17日广汽集团总经理冯兴亚在2023广州车展上表示,将固态电池、无钴电池、低钴电池、钠离子电池等列入广汽自研电池关键技术攻关。其中,固态电池已经取得突破性进展,在电芯能量密度达到400Wh/Kg时,能够满足电池在极端环境下的安全性与可靠性要求。“我们的目标是,在2026年实现全固态电池装车搭载
丰田汽车10月12日发布声明,宣布同日本能源巨头出光兴产达成协议,将合作开发固体电解质的量产技术、提高生产率并建立供应链,旨在确保2027至2028年有搭载全固态电池的车辆上市,并在此后实现全面量产。根据声明,两家公司已成立数十人组成的工作组,共同致力于实现全面量产电动汽车用全固态电池。
北极星电池网获悉,9月7日,中科固能硫化物全固态电解质生产基地项目在江苏溧阳签约,该项目建成后将成为世界范围内首条百吨级规模化制备硫化物固态电解质的生产线,为未来建成万吨级别硫化物固态电解质的制备提供经验基础及数据支撑,并同时在设备设计、工艺路线等方面取得世界领先地位的核心关键知识
日前,恩力动力和软银公司成功开发出使用硫化物固态电解质及锂金属负极的全固态锂金属电池,成功制作了安时级(1-10Ah)ASSB电芯,其实测能量密度达到300Wh/kg。此次发布的全固态电池是100%使用硫化物基固态电解质,完全不含有机液体电解质,可望彻底解决燃爆、漏液等传统锂离子电池的固有问题。另外,
据日经中文网消息,日本大阪公立大学开发出了用于制造全固态电池的固态电解质的新材料,在不使用资源分布不均的稀有金属锗的前提下,达到了纯电动汽车(EV)所需的部分性能。虽然此前就有以相同材料研发的固态电解质,但本次研究改进了结晶结构,使其电导率提高至之前的1万倍。
全固态电池技术有望缩短电动汽车充电时间、大幅增加行驶里程。目前,包括中国、德国、美国在内的多国厂商都在布局全固态电池技术。(文章来源中国能源报作者:杨梓杨沐岩)近期,包括丰田、本田、日产在内的一众日本车企纷纷公布全固态电池研发和商用时间表,引发业界将目光再度聚焦全固态电池。从技术
近日,丰田汽车宣布,将在2027-2028年实现全固态电池技术商业化,并向市场投放配备全固态电池的纯电动汽车。届时,搭载该固态电池的电动汽车充电10分钟即可行驶约1200公里。据了解,丰田汽车是固态电池领域拥有专利最多的车企。原本在2021年,丰田汽车就曾表示,将把全固态电池率先应用于混合动力汽车
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
全球性的资源保护下钠电池及其他新的电池技术或将蹚出一条新路中国是锂电消费大国,相对来讲,中国本身是一个富锂大国,但中国的盐湖锂资源及其品位要弱于南美三国,大规模开采及产能提升的爬坡周期较长,难以实现经济且大规模开采,预计国内市场海外锂占比将长期维持在85%-90%之间。去年来虽然锂价“
百川股份公告,近日,公司孙公司宁夏百川新材料有限公司实施的“年产1.5万吨石墨负极材料(1万吨石墨化)项目”已完成竣工验收,正式投产;“年产2万吨磷酸铁、6000吨磷酸铁锂产品项目”、“锂电池回收利用项目”已完成相关部门验收手续,进入生产阶段。子公司宁夏百川科技有限公司实施的“正异丁醛及
硅宝科技3月18日在投资者互动平台表示,公司已建成1000吨/年硅碳负极材料中试生产线,产品在动力电池厂客户送样测评中,产品性能优异,得到客户好评,目前正在根据客户需求进行批量供货。
北极星储能网讯,3月16日下午,大同市新荣区人民政府、武汉天钠科技有限公司与和阳光新能源开发股份有限公司钠电池材料项目签约仪式在新荣经济技术开发区举行。新荣区委副书记、区政府代区长、新荣经开区党工委书记郭立东,武汉天钠科技有限公司董事长、总经理韩建涛,阳光新能源开发股份有限公司华中
北极星储能网讯,3月17日,尚太科技发布投资者关系活动记录表显示,公司目前正在积极寻找优质的外协厂商合作,为第二季度开始委外石墨化加工做准备。1、请介绍一下公司2023年四季度和2024年一季度的排产情况、库存、出货情况?答:原则上,公司根据市场需求情况及备货政策适时动态调整公司的产能利用率
北极星储能网获悉,尚纬股份3月8日在回复投资者提问时表示,公司动力储能电池负极材料一体化首期4万吨负极材料暨配套基础设施项目正在积极稳步推进中,具体项目建设进展情况请关注公司定期报告相关内容。公司严格按照相关法律法规及时履行信息披露义务。
北极星储能网获悉,3月4日,在邛崃市的四川紫宸科技项目建设现场,占地面积2000多亩的土地上一座座白色的标准化厂房已经拔地而起。四川紫宸科技项目总投资115亿元,目前是全球新能源锂电池负极材料开工建设面积最大的产业基地,完全建成后将实现年产28万吨负极材料成品。目前,该项目一期10万吨负极材
北极星储能网获悉,贝特瑞3月1日披露的投资者关系活动记录表显示,截至目前,负极材料领域,公司已投产产能为49.5万吨/年;高镍三元材料领域,公司已投产产能为6.3万吨/年。2024年,印尼年产8万吨负极材料项目正在建设中,高镍三元材料整体产能也有望增加,同时,山西瑞君和云南贝特瑞石墨化产能也会陆
2月29日,芦山县年产6万吨锂电池负极材料高温提纯生产线建设项目签约仪式举行。县委书记杨俊出席仪式并致辞。县委副书记、县长岑永杰,县政协主席朱文华,县委副书记陈强,福鞍控股有限公司董事长吕世平,福鞍控股有限公司总经理、中科(辽宁)实业有限公司总经理张轶妍出席仪式。
北极星风力发电网讯,近日,中科电气发布《关于控股子公司获得国际客户定点的公告》。根据公告显示,湖南中科电气股份有限公司控股子公司湖南中科星城石墨有限公司于近日与海外某国际知名车企旗下电池子公司签订《NominationAgreement》(《定点协议》,限于保密要求,无法披露国客户名称及协议具体条
4月26日,雅保四川新材料有限公司(以下简称“雅保四川”)年产5万吨氢氧化锂锂电池材料项目在四川省眉山市彭山区建成投产,项目投产后将对相关行业发展起到一定的促进作用。据了解,随着新能源汽车、移动电子设备、储能电池组、铝锂合金、新型制冷剂等产业的蓬勃发展,对上游产品碳酸锂和氢氧化锂的需求
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
动力电池出货量同比增长19%三元动力电池市场占比超30%高工产研锂电研究所(GGII)初步调研数据显示,2024Q1中国锂电池出货量200GWh,同比增长18%。其中动力、储能电池出货量分别为149GWh、40GWh,同比分别增长19%、14%。分技术路线看,2024Q1动力三元电池出货量47GWh,在动力电池中占比32%,较2023年提
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
4月23日晚间,天齐锂业发布业绩预告,预计今年第一季度净亏损36亿元至43亿元,同比由盈转亏。同日晚间,深交所对天齐锂业下发关注函,要求结合主营业务开展情况、产品产销量、产品价格、原材料采购价格、成本费用、减值计提等因素的具体变化情况,量化分析2024年一季度亏损较2023年四季度大幅增加的原
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
湖南裕能4月22日在投资者互动平台表示,到2023年年末,公司已有磷酸铁锂设计产能约70万吨,有效产能约56万吨。
北极星储能网获悉,4月23日,蓝晓科技投资者关系活动记录表显示,公司在盐湖提锂领域的订单累计确认收入金额为5.2亿元,其在手订单尚未确认收入的项目合同金额大于11亿元。同时,公司连续多年签订盐湖提锂产业化订单,累计合同大于30亿元,展现了扎实的技术储备能力、领先的产业化能力和优质高效的项目
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
北极星储能网获悉,4月15日湖南郴州环境局发布湖南安能旗胜新能源科技有限公司年产20GWh储能电池及配套电池新材料建设项目(一期)受理情况公开。文件显示,项目基本情况如下:(1)项目名称:年产20GWh储能电池及配套电池新材料建设项目(一期)(2)建设单位:湖南安能旗胜新能源科技有限公司(其属
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!