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
锂离子电池具有高能量密度、高功率密度和长循环寿命等优点,因而在便携式电子设备例如笔记本电脑、手机、数码相机等电子产品中得到广泛应用。近年来,随着新能源与清洁能源汽车的快速发展,对新型动力电池与储能电池的性能及其安全性提出了更高的要求, 而且对于电池可耐受各种极端工作条件下的需求也在日益增长。目前,为了提高锂离子电池的性能,许多研究都集中在电极材料和电解质的开发和改进上,而对于电极和电池结构的设计方面研究较少,尤其是对电池关键材料在极端条件下耐受性的研究还鲜有报道。合理的电极结构设计对于整个电极内的离子和电子传输途径非常重要,通过优化电极的结构,可以提高电极的导电性和其对电解液的浸润等性能,提高电子和离子在整个电极内部的传输速率,进而提升电池的能量密度和倍率等性能。然而,想要获得既具有良好的电子/离子传输特性、又具有活性物质高负载量的厚电极是一个很大的挑战。此外,电极的结构设计对于提高电池的安全性也具有重要的作用。
近日,中国科学院上海硅酸盐研究所朱英杰研究员带领的团队与华中科技大学胡先罗教授带领的团队合作,在前期耐高温、不燃羟基磷灰石超长纳米线基锂离子电池隔膜材料的研究工作基础上(Advanced Materials, 2017, 29, 1703548),成功研制出一种既可以耐高温、又具有活性物质高负载量的新型磷酸铁锂(UCFR-LFP)复合电极,用于具有高安全性的锂离子电池正极。该UCFR-LFP复合电极是采用羟基磷灰石超长纳米线、科琴黑纳米颗粒,碳纤维和LiFePO4粉末作为原料,通过简单的静电辅助自组装方法构筑而成。研究结果表明,在自组装和抽滤过程中,LiFePO4纳米颗粒比较均匀地嵌入高导电性且多孔的羟基磷灰石超长纳米线/科琴黑纳米颗粒/碳纤维基底中,从而形成自支撑的、具有独特复合多孔结构的UCFR-LFP电极。这种独特的复合多孔结构既可以保证活性物质和导电剂之间紧密的导电接触,又能够促进电解液在整个电极内部的扩散和传输,还可以优化电极的电子和离子传输通道。与传统磷酸铁锂电极相比,UCFR-LFP复合电极在电化学性能、活性物质负载量、结构稳定性和电池安全性方面均表现出优异的性能。此外,UCFR-LFP复合电极还具有优异的热稳定性和耐火性,即使在高达1000°C的高温下也能保持其电化学活性和结构完整性。相关研究成果以“Ultrahigh-Capacity and Fire-Resistant LiFePO4-Based Composite Cathodes for Advanced Lithium-Ion Batteries”为题发表在Advanced Energy Materials(影响因子21.875)上。
图1、 UCFR-LFP复合电极的制备示意图
图2、 UCFR-LFP复合电极的理化性质表征
(a,b)UCFR-LFP复合电极在不同放大倍率下的SEM图像;
(c)UCFR-LFP复合电极中Fe、C、Ca和O的 EDX元素分布图像;
(d)UCFR-LFP复合电极和传统磷酸铁锂(Con-LFP)电极的电导率;
(e)UCFR-LFP复合电极在不同弯曲条件下的数码照片;
(f)UCFR-LFP复合电极在不同弯曲状态下的导电性演示数码照片;
(g)UCFR-LFP复合电极和传统磷酸铁锂(Con-LFP)电极的孔隙率;
(h,i)UCFR-LFP复合电极(h)和传统磷酸铁锂(Con-LFP)电极(i)的电解液浸润和扩散性能测试结果。
图3、UCFR-LFP复合电极和传统磷酸铁锂(Con-LFP)电极的电化学性能和动力学分析
(a)UCFR-LFP复合电极和传统磷酸铁锂(Con-LFP)电极在2C电流密度下的循环性能;
(b)UCFR-LFP复合电极和传统磷酸铁锂(Con-LFP)电极的倍率性能;
(c)UCFR-LFP复合电极和传统磷酸铁锂(Con-LFP)电极在0.5C电流密度下的充放电曲线;
(d)UCFR-LFP复合电极和传统磷酸铁锂(Con-LFP)电极的循环伏安曲线;
(e)UCFR-LFP复合电极和传统磷酸铁锂(Con-LFP)电极的EIS谱图;
(f,g)UCFR-LFP复合电极和传统磷酸铁锂(Con-LFP)电极的GITT测试结果。
图4、高活性物质负载量的UCFR-LFP复合电极的微观结构和电化学性能
(a–c)高活性物质负载量(36、72和108mg cm–2)的UCFR-LFP复合电极的横截面SEM图像;
(d)在高倍下的SEM图像;
(e)具有不同活性物质负载量的UCFR-LFP复合电极的循环性能;
(f)UCFR-LFP-108mg cm–2复合电极在0.9至9 mA cm–2的各种电流密度下的充放电曲线;
(g)UCFR-LFP-36mg cm–2复合电极在3 mA cm–2(0.5C)电流密度下的循环性能。
图5、 UCFR-LFP复合电极的热稳定性和高温工作特性
(a,b)UCFR-LFP复合电极采用的羟基磷灰石超长纳米线(HAP NWs)和传统磷酸铁锂(Con-LFP)电极采用的铝箔(Al foil)和聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂的TG(a)和DSC (b)曲线;
(c)UCFR-LFP复合电极和传统磷酸铁锂(Con-LFP)电极在不同热处理温度条件下的数码照片;
(d) UCFR-LFP复合电极独特的耐火特性,在酒精灯火焰加热10分钟后,UCFR-LFP复合电极仍能较好地保持其结构稳定性和导电性;
(e)传统磷酸铁锂(Con-LFP)电极的热稳定性测试,在置于酒精灯火焰上10秒后,传统涂布电极很快被烧断;
(f,g)UCFR-LFP复合电极的高温工作特性。
小结
研究人员采用羟基磷灰石超长纳米线,科琴黑纳米颗粒,碳纤维和LiFePO4粉末作为起始材料,通过简易的静电辅助自组装方法构筑了一种既可以耐高温、又具有高活性物质负载量的新型磷酸铁锂(UCFR-LFP)复合电极,用于高安全性锂离子电池正极。得益于各构筑基元之间的相互作用,所制得的复合电极可以实现较高的活性物质负载量(最高可达108 mg cm–2)和面积比容量(最高可达16.4 mA h cm–2),大约是传统涂布电极的5倍。除此之外,羟基磷灰石超长纳米线独特的热稳定性还赋予该复合电极优异的耐高温、耐火和宽工作温度范围等特性。预期该制备方法还可以拓展到其它电极材料,与工业上使用的造纸工艺类似,易于放大生产,显示出良好的兼容性和实际应用潜力。该研究工作对提升锂离子电池关键材料的热耐受性与安全性以及发展可在极端条件下使用的高性能锂离子电池具有重要的意义。
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。
近日,研究机构EVTank联合伊维经济研究院共同发布了《中国小软包锂离子电池行业发展白皮书(2024年)》。白皮书数据显示,2023年全球小软包锂离子电池出货量54.8亿只,同比下滑2.6%,已经连续两年同比下滑。EVTank表示,全球小软包电池出货量的下滑叠加价格的下跌导致整个行业的市场规模在2023年同比下
日前,合康新能在在互动平台上表示,公司目前没有研发储能锂离子电池。
天力锂能4月16日在投资者互动平台表示,公司2023年研发投入占比接近往年水平,暂未研发锂硫电池。
北极星电池网获悉,据八闽国资消息,近日,宁德70000吨锂离子电池正极材料(CD车间)项目主体结构封顶仪式顺利完成。该项目是福建省重点项目,总投资24.45亿元,主要建设C、D两幢车间及相关配套,项目建成投产后,预计可年产7万吨锂离子电池正极材料。
得益于电池技术不断提升,以及中高端新能源乘用车车型增多,新能源汽车电池包容量越做越大正成为趋势。电池中国观察到,近段时间,国内多款热门中高端新车均搭载了70kWh-150kWh带电量的“大”电池包,纯电续航里程超600公里,甚至1000公里。这意味着“大”电池包已成为中高端新车标配,(超)长续航也成
北极星电池网获悉,据贝特瑞消息,4月8日上午,贝特瑞地中海年产5万吨锂离子电池正极材料项目在摩洛哥丹吉尔科技城举行开工仪式。贝特瑞地中海公司董事长杨顺毅,贝特瑞地中海公司总经理杨平州,丹吉尔地中海港集团服务板块董事长/摩洛哥丹吉尔科技城(SATT)总经理JaafarMrhardy,SATT常务副总经理/CR
4月9日,宁德时代德国图林根工厂获得了大众汽车集团模组测试实验室及电芯测试实验室双认证,成为全球首家获得大众集团模组认证、欧洲首家获得大众集团电芯认证的电池制造商(全球首家获得大众集团电芯认证的电池制造商为宁德时代集团总部)。此次认证,是国际一流车企对宁德时代测试验证能力,以及技术
在全球绿色能源和技术的发展浪潮下,我国电源结构持续优化,可再生能源发电装机规模屡创新高。目前,我国已建成了世界上最大的清洁电力供应体系,在全球清洁能源技术价值链中发挥着核心作用。不同于传统能源的是,可再生能源存在着供应不稳定的特点。不同地区、气候下的能源供需存在巨大的差异,在传统
2024年4月7日,为做好电动自行车废锂离子电池回收处置工作,提升电动自行车全链条管理水平,工业和信息化部节能与综合利用司组织召开电动自行车废锂离子电池回收体系建设座谈会,部分地方工业和信息化主管部门、自行车协会及电动自行车生产企业有关人员参加会议。会上,地方工信部门介绍了本地区在推动
北极星储能网获悉,据兰州新区生态环境局消息,近日,《兰州新区生态环境局关于甘肃金麟锂电新材料有限公司200kt/a磷酸系锂离子电池正极材料生产线建设项目环境影响报告表的批复》发布。据介绍,该项目总投资额高达30亿元,年度计划投资5亿元,建成后预计将实现年销售收入超过106亿元。
北极星储能网获悉,4月3日,瑞泰新材在回复投资提问时表示,公司的锂离子电池电解液添加剂以锂盐类添加剂为主,包括双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)以及三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)等,锂离子电池电解液添加剂现有产能共计487.5吨。公司与国内外多家固态电池企业均有合作,将
近日,融和元储成功中标新华水力发电有限公司2024年度磷酸铁锂电化学储能系统集中采购。本次招标磷酸铁锂电化学储能系统集中采购规模4GWh,包括3GWh的0.5C系统(2h系统)和1GWh的0.25C系统(4h系统)。融和元储将为2024年度新华发电投资建设的新能源发电项目磷酸铁锂电化学储能系统提供全套的解决方案
4月1日,随着伊通220千伏变电站通信电源技改工程结束,方形铝壳结构、叠片式的磷酸铁锂电池第一次被应用在国网吉林省电力有限公司通信系统内。这是目前吉林省建成并投入试运行的首套电力通信磷酸铁锂电池系统。该系统存储容量1200安时,可在四平市伊通地区供电异常时保证伊通220千伏变电站通信站供电30
北极星电池网获悉,据四川路桥官微,4月2日,四川蜀能矿产有限责任公司5万吨/年磷酸铁锂新材料项目正式投产,计划于4月6日开始首次发货,向客户进行产品交付。该项目位于四川省乐山市马边彝族自治县劳动工业园区,占地131.66亩,总建筑面积44873平方米,规划产能5万吨/年,采用PLC、DCS、MES三级集成的
2023年全年,宁德时代在磷酸铁锂电池领域的市场份额被比亚迪超过,引发市场担忧。2024年1月、2月为传统淡季,宁德时代反而以45.22%的市占率实现了排名反超,并将同比亚迪在铁锂份额上的差距拉大至16个百分点。宁德时代在稳定铁锂基本盘的同时,正通过快充铁锂、CTC等一系列措施,实现更为强劲的反攻。
3月15日,天原股份在互动平台表示,公司磷酸铁锂正极材料目前处于加工性能验证阶段,昌能煤矿在建设过程中有工程煤产出,预计昌能煤矿于2024年6月底前建成进入试生产。
德方纳米3月15日发布投资者关系活动记录表显示,公司现有磷酸铁锂产能26.5万吨/年,磷酸锰铁锂产能11万吨/年,补锂剂产能5000吨/年,其中磷酸锰铁锂产线可以兼容生产磷酸铁锂。
长协之外,澳洲主要矿商的现货/零单拍卖价格,一直以来也是锂价阶段走势的重要风向标。3月15日,澳大利亚矿商Pilbara以1106美元/吨(约合人民币7960元)的到岸价格,提前结束了一批5000吨、5.5%品味锂辉石散货的拍卖。该批货物预计于2024年12月交付,故对应到2025年1月的锂价。此前市场期待Pilbara本次
北极星储能网获悉,3月18日,恒运广州中新知识城储能电站项目工程EPC总承包招标公告发布。公告显示,本工程建设一座电化学及飞轮混合型储能电站,容量暂按51.025MW/100.01MWh(即电化学储能系统50.025MW/99.76MWh+飞轮储能系统2×0.5MW/0.125MWh),配套建设20kV储能汇流站一座,储能系统经PCS及就地升压
北极星储能网获悉,3月5日,中核集团发布新华水力发电有限公司2024年度磷酸铁锂电化学储能系统集中采购招标公告,招标规模为4GWh。此次招标规格包括:0.5C系统(2h系统)3000MWh和0.25C系统(4h系统)1000MWh,共15家企业入围。根据招标文件,此次采购储能系统所需全套设备的供货,包括但不限于磷酸铁
北极星储能网获悉,欣旺达3月6日在互动平台表示,公司动力电池主要以三元为主,目前正根据市场、客户需求逐步提升磷酸铁锂电池的比例,预计今年公司磷酸铁锂动力电池占比超过50%。工业CT主要用于无损检测,提升质检效率,有助于自动化生产。为了顺应工业发展趋势和潮流,公司积极开拓智能制造领域,推
北极星储能网获悉,冠盛股份3月5日晚间公告,公司控股子公司浙江冠盛东驰能源科技有限公司拟在温州市投资新建半固态磷酸铁锂电池建设项目,项目总投资约10.32亿元,产品为电芯及系统,达产后年产量约210万支。据公告,冠盛东驰公司由冠盛股份与吉林省东驰新能源科技有限公司合资成立,冠盛股份以货币出
近日,大连化物所储能技术研究部(DNL17)李先锋研究员和鲁文静副研究员团队在溴基液流电池电极研究方面取得新进展。研发团队通过在电极表面基于可逆的固态溴络合效应,同步提高了电极的固溴能力和催化活性,降低了溴基液流电池的自放电率,提高了电池功率密度和循环寿命。研究团队提出了一种向电极表
锂电池的性能和成本在很大程度上取决于其电极的制造工艺。锂电池在动力和储能领域的大规模应用,一直受限于电池储存能量、产品性能稳定和成本下降的约束。提升电池的储存能量实际也是降低单位产品的投入成本,目前正在通过上游正负极材料的创新在实现;同时在制造端新型干法电极技术的创新突破,在精简
今日,深圳市好风光氢能科技有限公司(以下简称“好风光氢能”)与深圳大学在深圳大学丽湖校区材料学院5楼会议室签署了“电解水析氢高效电极材料研发与产业化”合作协议,就绿氢装备核心技术研发与产业化等项目达成合作意向,探索建立长期校企“产学研用”合作机制,建立校企合作新典范。双方将围绕科
7月22日,云南大理永平县新能源电池先进电极材料项目的年产1万吨先进电极材料项目投产。新能源电池先进电极材料项目位于云南永平县博南工业(物流)园区,用地面积约100亩,总投资2.2亿元,通过高新科技深加工制备钠离子电池负极硬碳,将核桃壳高效利用,主要生产基于生物质核桃壳的新能源电池、超级电
北极星储能网获悉,9月5日,淮南市人民政府办公室发布关于印发淮南市“十四五”科技创新规划的通知。规划中提出,大力发展高容量长寿命三元正极材料、富锂锰基正极材料和硅碳复合负极材料等新型锂离子电池电极材料,电解液及固体电解质材料、燃料电池电解质与电极材料,高效电解制氢离子交换膜、储氢材
据日媒报道,日本东北大学讲师小林弘明等人的研究小组开发出了一种电极材料,该材料使用碳及氧等元素构成的“克酮酸”物质,不用稀有金属,理论蓄电容量是钴类正极材料的4倍左右。钴是发展战略性新兴产业的重要矿产资源,《全国矿产资源规划(2016—2020年)》将钴列为我国24种战略性矿产之一。同时,
北极星储能网获悉,2月7日,安康市科技局发布安康市“十四五”科技创新发展规划[2021—2025年],规划中提出开展高温高浓度全钒液流电池电解液技术、高功率密度全钒液流电池电堆制造技术、电池组模块系统集成及制造技术、MW以上级液流电池储能系统并网运行和智能控制技术、百兆瓦级全钒液流电池连续化生
充电9分钟可恢复约80%的电量、2000次循环后仍可保持90%的容量……中国科学技术大学教授季恒星研究组与合作者全新设计的新型锂离子电池电极材料——黑磷复合材料,使兼具高容量、快速充电能力且长寿命的锂电池成为可能。该成果10月9日发表在《科学》。随着环保意识深入人心,电动汽车愈发受到市场青睐,
近日,中国科学技术大学季恒星教授研究组与合作者们,在新型锂电池电极材料研究方面取得重大突破——全新设计的黑磷复合材料使兼具高容量、快速充电且长寿命的锂离子电池成为可能,该成果已在《科学》杂志发表。该研究成果也有望解决目前电动汽车充电时间较长的难题。电极材料决定充电速度据季教授介绍
锂离子电池和超级电容器是储能原理不同、各有特点的两类代表性储能器件。锂电池能量密度高(~250Whkg-1),但功率密度偏低(<1kWkg-1),而超级电容器功率密度高(~15kWkg-1)但能量密度过低(<20Whkg-1)。超越上述两类储能器件的储能极限,发展兼具高能量密度和高功率密度储能器件的新型电极材料,
德克萨斯州农工大学(TexasAM)的一支研究团队,想到了将碳纳米管掺入锂金属电池的电极中,以实现更高、更安全的充电。该校工程学院的科学家们,将研究重点放在了电池架构的改良上。据悉,传统锂电池中的锂离子会在充放电过程中于两极之间来回移动,其中阳极材料通常由石墨和铜的混合物制成。德克萨斯
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!