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
轻量储能技术的需求正在推动汽车电池和其他电子产品用碳纤维复合材料的发展。
在移动和便携式电子设备爆炸以及无人机和电动汽车(EV)的普及的推动下,这场研究竞赛正致力于开发新的轻质材料用于储能技术,特别是具有更长寿命和更高重量和体积效率的材料。碳和复合材料几十年来一直是储能系统的组成部分,其中一个显著的例子是石墨碳,它包含锂离子电池的阳极。阳极通常由金属或金属氧化物制成的碳纤维复合材料构成,再加上聚合物涂层、阻挡层和某种类型的阴极,形成电位,使电子流过电路。填充导电材料的碳纤维/聚合物基复合材料也被用于电磁干扰(EMI)屏蔽材料,广泛应用于航空航天、汽车和消费电子等领域。
复合材料储能的一个新兴研究方法是通过最先进的材料将电池、燃料电池和电容器的质量最小化,最终目标是提高总功率密度。“如今的问题之一是,电池重量的50%左右可以用于不产生能量的部件,”IDTechEx(英国伦敦)高级技术分析师Rid Collins博士说,该公司对新兴技术(包括先进材料)进行了独立的市场研究。
例如,在为电动和混合动力汽车供电的电池组中,电力系统总质量的一个必要组成部分是电池外壳。汽车热管理专家Zircotec Group(英国Abingdon)的技术总监Simon Hiiemae说:“高电压电池,性能电动汽车可以达到1000伏以上,会产生很多射频噪声。”Hiiemae指出,保护集成在电动汽车中的敏感控制电子设备的一种方法是将电池放在金属盒中,通常是铝,用作法拉第笼,以吸收来自电池本身或周围来源的电磁场或射频干扰;然而,这增加了相当大的重量。用轻质碳纤维复合材料代替金属可以减轻重量,但大多数复合材料对射频噪声是透明的,不能提供所需的干扰防护水平。
Zircotec集团推出了一种解决这一技术难题的方法:一种导电的两部分涂层系统,可以很容易地应用于由碳纤维或玻璃纤维填充复合材料制成的电池外壳。涂层的第一层是一层薄的铝合金粘合层,直接涂在复合材料上,不含任何溶剂或粘合剂,并提供保护电池不受干扰所需的导电性。第二,在第一金属层上涂上陶瓷层,保护其不受磨损和腐蚀;此外,可以对该陶瓷层进行修改,以纳入热障保护,保护电池免受外部热源的影响。Hiiemae报告说,许多汽车制造商正在对涂层进行测试;他说,与铝相比,复合电池外壳可以节省高达4千克/平方米的重量。
多功能材料
在储能行业也获得了吸引力的是一种能够产生电流或储存电荷的结构层压板,这种方法试图将结构和电气系统集成到耗电产品中。这类多功能材料20多年前首次提出并在研究中探索,主要针对军事和先进航空航天应用,在实现全面商业化的道路上仍然面临着巨大的技术挑战。然而,在过去的五到六年中,多功能材料的发展在几个方面取得了实质性进展。
复合结构超级电容器(SSC)具有特殊的发展潜力,部分原因是其结构相对简单。SSC通过电极/电解质界面处的静电电荷积累来存储能量,通常设计为两个碳多孔电极的夹层结构,由一个膜隔开并嵌入具有高离子导电性的液体电解质中。传统商用超级电容器提供高能量和功率密度、长周期寿命和在各种温度和条件下可靠运行。idtechex公司的柯林斯说,虽然SSC有朝一日可以用于为火车或汽车提供动力,但最早的商业SSC应用可能是用于军事用途的无人驾驶飞行器(UAV)。柯林斯说:“集成到无人机中的SSC可以显著延长射程和作战时间,这是一个关键的性能需求。”“此外,第一个商用SSC的建造成本很高,因此它们很可能最适合军事类型的项目。”
多功能材料研究步伐的加快有助于推动该技术走向商业化。例如,欧盟资助的一个项目“巫师”正在为电动和混合动力电动飞机的轻型结构储能材料的研究提供支持。该项目旨在开发可用于结构电池和结构超级电容器的先进材料和技术。
另一个项目涉及IMDEA材料研究所(西班牙Getafe)的一组研究人员与欧盟资助的一些项目(如巫师项目,包括空客项目)的一些航空航天合作。该小组演示了一种新型的电双层电容器(EDLC)的结构,这种电容器由薄夹层结构制成。这些结构是交错的,包括碳纳米管(CNT)纤维面纱和注入环氧树脂的碳纤维层之间的离子型、液基聚合物电解质。Juan Jose Vilatela博士是多功能纳米复合材料小组的成员之一,他说,该项目生产的复合材料对于分别达到88 mf/g和30 wh/kg的高比电容和功率密度是值得注意的。这比性能最好的结构材料高一到三个数量级。该材料的能量密度也为37.5Wh/kg,是目前研究的结构超级电容器的最高测量值之一。
Vilatela说,碳纳米管具有比碳纤维织物大1000倍的表面积的固有优势。碳纳米管还具有很高的电化学稳定性。为了制造EDLC复合材料,在八层(4+4)Hexcel(Stamford,CT,US)Hexforce高强度碳纤维织物(G0926)之间设置一个薄的EDLC夹层,真空注入由Ashland Chemical(Columbus,OH,US)提供的环氧乙烯基酯树脂Derakane 8084,并在48小时内完全固化。室温。中间层由一个夹层结构组成,该夹层结构从中间向外包括一个约100-120微米厚的聚合物电解质膜,设置在两个CNT纤维板之间,两个CNT纤维板都固定在薄铝集流板上。以铁、硫催化剂和丁烷为碳源,采用直接纺丝法合成了碳纳米管纤维。
在定位在碳纤维织物的外层之间之前,向夹层施加少量压力,以将软电解质膜浸渍到多孔CNT纤维板中。本研究所制备的EDLC样品约为4平方厘米(典型层压板结构梁的尺寸),尽管Vilatela说,自立式EDLCS可在不需要额外结构支撑的情况下使用,但其尺寸可高达100平方厘米。四点弯曲试验中EDLC样品的现场机电测量表明,电化学性能一直保持到断裂点。考虑到该材料作为一种结构和储能材料的应用,该试验是对其性能的关键验证。
IMDEA集团使用单向CNT织物建造SSC,将该项目与使用各种“活性”碳纤维织物作为储能材料的类似并行工作区分开来。Vilatela等人引用的一个这样的项目。发表在科学报告(2018年2月)上的论文,使用注入技术在碳纤维织物周围生长高比表面积碳气凝胶(CAG)。结合含有10%锂离子的乙二醇基质,该技术产生的材料的计算能量密度仅为0.84 m wh kg,与包含CNT纤维的EDLC获得的能量密度相比,该材料的能量密度较低。这项技术,特别是在使用高比表面积复合材料时,产生了一种剪切模量为895兆帕的复合材料,与传统的结构复合材料相当。相比之下,IMDEA研究中的CNT复合材料的弯曲模量为60 gpa,弯曲强度为153 mpa,其值与典型的未填充聚酰亚胺相当,低于主要结构应用中使用的复合材料所需的强度和刚度特性。
每一个项目的结果都表明,在广泛的笔触中,开发完全商业化的多功能材料所面临的挑战之一,该材料适用于广泛的应用领域:即,很难建造具有足够电气和结构性能的复合材料。
柯林斯认为,目前结构和电气性能之间的权衡不会成为该技术采用和商业化的主要障碍。他说:“我不认为这些新型复合储能材料结构性能的下降会限制其有效性,因为即使性能稍差的碳纤维增强材料,其强度和刚度仍足以在某些应用中发挥作用。”更大的问题,他认为,是如何设计和机械地整合固体聚合物电极和电绝缘但离子导电的分离器的问题。其他挑战包括经济有效的制造和安全。
汽车能源技术领先
然而,在汽车比赛中,先进材料储能的未来已经到来。自2014年以来,第一款全电动FIA赛车系列的E级方程式赛车采用先进的多功能复合材料800V结构电池供电。电池技术是由威廉斯先进工程公司(英国格罗夫)开发和制造的,该公司是为E级方程式电网制造汽车电池的唯一供应商。典型的E级方程式赛车大约有250马力(190千瓦),可以在3秒内从0加速到100公里小时(0到62英里小时),最大速度为225公里/小时(140英里/小时)。有关威廉斯高级工程公司(Williams Advanced Engineering)用于消费类车辆的结构电池系统(如电池电动FW-EVX)的更多信息,请参见CW 2018年11月的《专注于设计故事》(Focus on Design Story)“推动电动汽车向前发展”(Pushing EVS Forward)。
另一方面,现代汽车集团(韩国首尔)正利用SGL集团(德国威斯巴登)提供的氢燃料电池技术制造其零排放汽车Nexo。这辆生产型汽车涵盖了汽车制造商和SGL多年的开发工作和合作,在此期间,现代优化了Ix35示范燃料电池汽车上的氢动力传动系统和其他部件。自2018年3月开始生产以来,现代已报告平均每月销售约45辆,如果能够保持这种速度,那么将在2018年达到500辆以上的销量,这是氢燃料电池汽车新的一年销售记录。
NEXO的核心技术是Sigracet燃料电池,一种由SGL开发和销售的聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)。质子交换膜燃料电池(PEMFC)通过将氢燃料转化为电能来产生电化学动力,其副产品只有水和热。单个PEMFC电池由两个流场组成,包括两个气体扩散层(GDL)和两个碳支撑的贵金属催化剂层,每个层由质子交换膜隔开。反过来,GDL是一种双层结构,由大孔背衬材料(碳纤维纸)和微孔碳基层组成。膜电极组件被构建为一个分层的层压板,其中一个GDL作为阳极,另一个GDL层作为阴极。PEMFC夹在由石墨、涂层钢或钛制成的两个双极板(BPP)之间。BPP构成了烟囱的结构部件,并且设计有通道来容纳冷却剂流和水出口。汽车PEMFC系统通常由多达400个电池组组成,功率输出约为80至120千瓦。
复合材料在储能方面正在取得进展,但要使更清洁、更轻的能源成为大规模的现实,将取决于在燃料电池、结构电池和结构超级电容器等先进技术方面的细节。
IDTechEx研究并评价了多种多功能聚合物复合材料的技术准备水平(TRL)。评级系统基于一系列标准,包括研究是否仍然主要是学术性的(产生较低的评级),技术是否正在原型化或测试(产生较高的评级),或者技术是否达到商业化(最高评级)。数据挖掘表明,根据IDTechEx的标准,用于储能和储能的多功能材料仍处于相对早期的开发阶段——略高于自愈材料和完全嵌入的电路,但落后于电力传输和嵌入式传感器。柯林斯指出:“例如,当你观察SSC的电极时,其中一个挑战就是如何适当地改善表面积。”“CNT显示出了承诺,但仍有办法在商业上证明这一点。”
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。
链动全球,赋能绿色,驱动未来。4月27日,备受瞩目的2024年中国国际电池技术交流会暨展览会(CIBF2024)(以下简称“CIBF电池展”)在重庆国际博览中心盛大开幕,格力钛新能源携多款电池储能产品亮相,以科技创新推动产业创新,竞逐产业新赛道,助推新型储能技术成为推动能源革命的重要力量。新型储能
北极星储能网获悉,三花智控4月28日在回复投资者提问时表示,公司根据客户不同需求提供热管理产品,目前已与国内外诸多客户展开合作,并有大量的产品应用。
4月27日下午,中城大有董事长吴发福、书记张金培、常务副总刘泽碧等在深圳会见了来访的中铁二十一局运营公司党委书记、执行董事魏惠民,总经理、党委副书记岳占双等。双方就新能源产业发展,储能项目建设等专业领域合作发展进行深度交流并达成共识,进行了合作签约仪式。中城大有新能源事业一部总经理
4月26日,中国能建数科集团党委书记、董事长万明忠一行赴山东济南,与山东国惠集团党委副书记、董事、总经理高长生举行会谈。双方围绕压气储能、地热及综合能源合作事宜展开充分交流,达成广泛共识。山东国惠集团党委委员、副总经理王京鹏,数科集团党委委员、副总经理齐志利参加上述活动。万明忠对山
4月27日,华润电力唐河县200MW光伏项目配套40MW(80MWh)储能系统EPC总承包工程招标中标候选人公示发布,第一中标候选人为威胜能源技术股份有限公司,投标报价66246021.82元,折合单价0.828元/Wh;第二中标候选人为许继电气股份有限公司,折合单价0.83元/Wh。项目位于河南省南阳市唐河县境内。招标内容和
北极星储能网获悉,据渑池消息,4月26日,河南渑池县(希格腾华)用户侧储能项目启动仪式举行。据悉,(希格腾华)用户侧储能项目是河南省豫西地区首个用户侧储能电站,由中能科技公司和开发区韶润公司共同投资兴建,总投资2100万元,规划总容量4.4MW/12.8MWh。电站根据用户实际生产的用电情况进行模块
北极星储能网获悉,据平远发布消息,4月26日,广东梅州平远新型智慧独立储能项目即恒运储能项目(一期)动工仪式在梅州平远高新区举行。该项目为广东省2024年首个动工的大型电网侧储能电站,总投资额约为12亿元,其中一期投资额约为4亿元,占地面积达1.6万平方米。项目建设规模为100MW/200MWh,电站将
4月22日,国家能源集团海北公司刚察120万千瓦“源网荷储”一体化配套储能项目场平工程开始施工,拉开项目建设序幕,全力推进项目建设。刚察120万千瓦“源网荷储”一体化项目位于青海省刚察县热水镇,平均海拔3700米,一期光伏直流装机1200兆峰瓦,交流容量1000兆瓦,按照15%、2小时配置150兆瓦/300兆瓦
北极星储能网获悉,4月26日西安市北石桥污水处理厂1725kW/5505kWh储能项目EPC总承包招标公告发布。公告显示,本项目为西安市北石桥污水处理厂1725kW/5505kWh储能项目EPC总承包,包括分布式储能项目的设计、储能设备及材料的采购、建筑及安装工程施工、项目管理、调试、并网、验收、培训、移交生产、工
北极星储能网获悉,科力远4月26日在回复投资者提问时表示,公司于2023年中标的储能项目均已完工交付。2023年公司储能业务中标量较少,暂时对公司业绩贡献度较低。但公司牵头组建的储能创新产业联合体和储能产业基金项目取得实质进展,公司与中创新航共同投资设立储能产业母基金,将为储能创新联合体成
在全球化背景之下,各国之间的能源互联已成为趋势,储能行业的发展迎来了新的发展机遇。伴随储能利好政策的不断出台及商业模式的日趋成熟,中国新型储能发展步入快行道,未来行业也将加速由“成本竞争”转向“价值竞争”。“2024年,将是更卷的一年。”在过去的两年间,储能行业急速成熟起来,不同企业
北极星储能网获悉,4月21日,湖北省人民政府办公厅关于加快培育新质生产力推动高质量发展的实施意见。文件提出,实施氢能与新型储能筑基工程,加强制氢、储氢、运氢技术研发,实现新型储能全链条商业化应用。原文如下:湖北省人民政府办公厅关于加快培育新质生产力推动高质量发展的实施意见各市、州、
北极星储能网获悉,4月25日,上海市静安区发展和改革委员会印发《静安区2024年碳达峰碳中和及节能减排重点工作安排》的通知。文件提出,大力推进高效光伏、储能等创新技术推广应用。以四大功能区为核心,鼓励园区、商区、校区、社区积极推广先进成熟绿色低碳技术和材料。支持从事节能环保技术和产品研
北极星储能网获悉,近日,工业和信息化部、科学技术部、北京市人民政府印发了《中关村世界领先科技园区建设方案(2024—2027年)》。文件提出,《建设方案》从打造全球领先的原始创新策源地、建设世界高水平人才集聚地、培育世界一流的创新型企业、打造具有世界影响力的产业集群、营造具有全球竞争力的
4月19日,以“新质生产力引领新赛道”为主题的“第九届中国能源发展与创新论坛”在京召开。中国产业发展促进会副会长兼风光储分会(筹)会长,国家能源局新能源和可再生能源司、核电司原副司长史立山在会上表示,我国新能源发电的市场竞争力不断提高,已经进入了全面“平价”和“低价”的新时代”,标
北极星储能网获悉,据飞毛腿消息,4月22日,飞毛腿(江苏)储能系统集成基地正式挂牌成立。该基地将实现月产储能集成300-400MWh,年产能力达3-5GWh。飞毛腿(江苏)储能系统集成基地的设立,旨在深度整合先进储能技术和高效系统集成方案,为长三角乃至全国能源转型提供坚实支撑。
4月22日,华北院与华北电力大学举行重力储能交流及合作协议签订会。在中电工程副董事长,华北院公司党委书记、董事长梁政平和中国工程院院士、华北电力大学校长杨勇平的共同见证下,华北院总工程师兼副总经理孙永斌与华北电力大学副校长刘云鹏分别代表双方签订了校企联合重力储能实验平台合作协议。签
4月23日,中关村储能产业技术联盟发布2024年3月储能电池产能统计。锂离子电池制造投资降温根据CNESA全球储能数据库的不完全统计,2024年3月,全国共有26家企业公开了电池项目规划,总产能超过233.53GWh(含计划/签约/开工/投产等),投资额超过987.16亿元,环比下降4.68%。储能电池总产能达到92.98GWh
在行业降本增效诉求推动下,储能电芯容量大型化已成为发展趋势之一。从2023年开始,300Ah+等不同规格储能电芯产品正加速替代280Ah,并朝着500Ah+乃至1000Ah+快速迈进。目前,鹏辉能源、南都电源、天合储能、兰钧新能源、晶科能源等企业均已推出300Ah+容量储能电芯产品。随着大容量电芯产品不断推陈出新
破解新型储能并网和调度运用难题推动新型储能高质量发展——《国家能源局关于促进新型储能并网和调度运用的通知》政策解读中国工程院院士饶宏党的二十大报告提出“加快规划建设新型能源体系,加强能源产供储销体系建设,确保能源安全”。储能对推动能源绿色转型、应对极端事件、保障能源安全、促进能源
4月20日科远智慧在互动平台表示,公司目前尚未直接用AI技术赋能储能环节,不过公司在源网荷储方面有着较为成熟的解决方案与应用案例。
北极星储能网讯,4月19日,有投资者在互动问答平台对南方黑芝麻公司的储能锂电项目已经远超预计建成时间进行提问。黑芝麻回复:鉴于2023年下半年起新能源电池市场形势发生重大变化,与公司进行项目可行性研究的假设条件产生了重大差异,据此公司密切观察外部条件变化冷静面对市场重大变局,不冒进推进
北极星储能网讯,4月26日,华软科技发布《关于终止投资建设锂电池电解液添加剂项目的公告》。根据公告显示,华软科技决定终止年产12000吨锂电池电解液添加剂项目和年产6000吨氟代碳酸乙烯酯(FEC)锂电池电解液添加剂项目。据了解,2021年,华软科技控股子公司北京奥得赛化学有限公司的全资子公司武穴
4月23日晚间,“锂王”天齐锂业发布业绩预告,预计今年一季度亏损36亿-43亿元,而上年同期盈利48.75亿元。业绩由盈转亏,天齐锂业也在同日晚间收到深交所关注函,并于24日A股股票“一字跌停”。24日,天齐锂业“一字跌停”。一季度预计巨亏,深交所火速下发关注函业绩预告中,天齐锂业在解释业绩变动时
北极星储能网讯,4月23日,承德市生态环境局发布年产5000吨高纯五氧化二钒和30000立方米钒电解液项目拟审批公示。项目位于河北鹰手营子经济开发区北马圈片区,分两期建设,一期规模为年产1500吨高纯钒、10000立方米钒电解液及500kW/2MWh全钒液流电池储能示范装置,二期规模为年产3500吨高纯钒和20000立
北极星储能网讯,日前,由四川省经济和信息化厅、四川省眉山市人民政府共同主办的全省锂渣规模化利用技术交流会在眉山召开。本次会议围绕推动实现锂渣规模化、多途径、高值化综合利用,邀请相关市州、锂渣产生企业、锂渣综合利用企业、技术研发机构参会,从锂渣管理端、产生端、综合利用端和技术研发端
北极星储能网讯,4月20日,世名科技发布关于与安徽华晟新能源科技股份有限公司签订战略合作协议的公告。根据公告内容显示,苏州世名科技股份有限公司与安徽华晟新能源科技股份有限公司以光伏和储能产业为重点,就太阳能光伏制造过程中硅片加工、光伏电池制作、储能材料制作等多个环节中所需的化学品及
北极星储能网讯,4月19日,星源材质发布关于与SamsungSDICo.,Ltd.签订《战略备忘录》的公告。根据公告显示,星源材质将向三星SDI供应约22.2亿平方米湿法涂覆锂离子电池隔膜材料,深化动力锂电池隔膜相关业务的战略合作。并以此为契机,在遵守相关法律的前提下,共同探索未来拓展北美业务的可能性,推动
北极星储能网讯,当地时间2024年4月12日10:00,雅化集团KMC公司卡玛蒂维矿山一期投产仪式在津巴布韦北马塔贝莱兰省卡玛蒂维隆重举行。津巴布韦总统姆南加古瓦、雅化集团副董事长孟岩以及津巴布韦政府、参建单位、合作伙伴、社区居民代表3000余人出席了投产仪式卡玛蒂维是雅化集团在非洲的第一个大型矿
磷酸锰铁锂投资热度不减。近日,电池中国获悉,江苏珩创纳米科技有限公司(以下简称“珩创纳米”)完成A轮超1亿元人民币融资,本轮融资由广发信德领投,黄海金控、创维投资、电科基金、正景资本跟投,此轮融资将用于持续产能扩张。在此之前,珩创纳米曾获得沃衍资本Pre-A轮投资。资料显示,珩创纳米成立
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
北极星储能网讯,4月13日,璞泰来发布《2023年年度报告》。2023年,该公司实现营业收入153.40亿元、净利润19.12亿元。2023年,负极材料业务实现出货量155,317吨,同比增长11.35%;负极材料及石墨化业务实现主营业务收入661,076.75万元,同比下降16.01%。2023年,涂覆隔膜及加工量(销量)达到52.71亿㎡
北极星储能网讯,4月12日,诺德股份湖北黄石高端电解铜箔项目投产仪式暨新产品发布会在湖北黄石举行。据了解,该项目规划建设年产能10万吨高端电解铜箔及20万吨铜基材生产线,总投资规模达120亿元,项目分为两期建设,目前一期项目已经顺利建成投产。
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!