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并且由于电池内部含有高度易燃的液体电解质,可能会短路甚至起火。用锂金属代替锂离子电池中使用的石墨阳极,可以提高能量密度:锂金属的理论充电容量比石墨高近10倍。但在电镀锂的过程中,树突往往会形成,如果它们穿透电池中间的隔膜,就会造成短路,引发人们对电池安全的担忧。研团队决定专注于固体陶瓷电解质,与传统的锂离子电池中的易燃电解质相比,它们在提高安全性和能量密度方面显示出巨大的潜力。对可充电固态锂电池特别感兴趣,因为它们是下一代能源存储的有前景的候选产品,大多数固体电解质是陶瓷的,因此不易燃,消除了安全隐患。
一种人造氮化硼(BN)薄膜在化学和机械上都能抵抗锂,它通过电子方式将磷酸铝钛锂(LATP)与锂隔离,但在被聚氧乙烯(PEO)渗透时仍能提供稳定的离子通道,从而实现稳定的循环。图片:Qian Cheng/Columbia Engineering此外,固体陶瓷电解质具有较高的机械强度,实际上可以抑制锂枝晶的生长,使锂金属成为电池阳极的涂层选择。然而,大多数固体电解质对锂离子不稳定,易被金属锂腐蚀,不能用于电池。该论文的第一作者、应用物理和应用数学学系博士后科学家钱成(音译)说:锂金属对于提高能量密度是不可缺少的,所以我们能够将它用作固体电解质的阳极至关重要。为了使这些不稳定的固体电解质适应实际应用,需要开发一个化学和机械上稳定界面来保护这些固体电解质免受锂阳极的伤害。
为了运输锂离子,界面不仅要具有高度的电子绝缘性,而且还要具有离子导电性,这是至关重要的。此外,该接口必须超薄,以避免降低电池的能量密度。为了应对这些挑战,该团队与布鲁克海文国家实验室(Brookhaven National Lab)和纽约城市大学(City University of New York)同事合作。沉积了5~ 10nm的氮化硼(BN)纳米膜作为保护层,隔离金属锂与离子导体(固态电解质)之间的电接触,并加入少量聚合物或液体电解质渗入电极/电解质界面。选择BN作为保护层,因为它在化学和机械上与金属锂稳定,提供了高度的电子绝缘。设计氮化硼层具有内在缺陷,锂离子可以通过它,使它成为一个优秀的分离器。
(图示)左图显示接触到锂金属的磷酸铝钛锂(LATP)颗粒会立即被还原,锂与固体电解质之间严重的副反应会使电池在几个周期内发生故障。右边显示的是一种人造氮化硼薄膜,它在化学和机械上都能抵抗锂。它通过电子方式将LATP与锂隔离,但当被聚乙烯氧化物(PEO)渗透时,仍能提供稳定的离子通道,从而实现稳定的循环。图片:Qian Cheng/Columbia Engineering
此外,化学气相沉积法制备氮化硼容易形成大尺度(~dm级)、原子薄尺度(~nm级)和连续薄膜。虽然早期研究使用厚度仅为200微米的聚合物保护层,但新研究厚度仅为5~10纳米的BN保护膜在这种保护层极限下仍然很薄,而不会降低电池的能量密度。这是一种完美的材料,可以作为一种屏障,防止金属锂侵入固态电解质。就像防弹背心一样,开发了一种针对不稳定固体电解质的锂金属防弹背心,通过这项创新,实现了长循环寿命的锂金属电池。研究人员目前正在将新方法扩展到不稳定固体电解质的广泛范围,并进一步优化界面,希望制造出高性能、长循环寿命的固态电池。
博科园-科学科普|研究/来自: 哥伦比亚大学工程与应用科学学院参考期刊文献:《Joule》DOI: 10.1016/j.joule.2019.03.022博科园-传递宇宙科学之美
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全球瞩目的第十七届中国国际电池技术交流会/展览会(以下简称“CIBF2025”)于2025年5月15日至17日在深圳国际会展中心盛大开幕。力高新能受邀参展,凭借国产化芯片突破、BMS全场景解决方案及高效的储能技术与产品,成为展会焦点之一,吸引了众多行业专家、车企代表及合作伙伴驻足交流。作为全球电池行
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4月28日,由中国产业发展促进会(以下简称中促会)主办的“锚定新型电力系统建设,推进新时期储能高质量发展”暨中国产业发展促进会储能分会成立大会在内蒙古包头市成功召开。中国产业发展促进会会长于彤,国家能源局原党组成员、副局长张玉清,以及来自中国科学院、中国工程院等相关科研院所的业内权
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北极星储能网获悉,6月24日,孚能科技在互动平台表示,当前能量密度高达400-500Wh/kg的全固态电池研发进展顺利,其中60Ah的硫化物全固态电池计划于2025年底向战略合作伙伴小批量交付。在半固态电池领域,公司第二代半固态电池能量密度超过330Wh/kg,循环寿命超过4000圈,目前已获得多家头部低空经济客
中国在锂电池领域积累的“先手棋”是宝贵优势,但人形机器人核心部件的全面自主与固态电池的制高点争夺,仍是漫漫长路。2025年,人形机器人开始频繁出现在我们的视野当中。从春晚舞台开始,宇树科技的机器人用整齐划一的表演瞬间点燃了社交媒体,也让人形机器人这个曾经科幻感十足的名词,第一次大规模
随着电池技术的进步和人工智能的快速发展,人类社会将加速迈向机器人时代。近期,国际知名机构瑞银集团在一份报告中预测,到2035年全球人形机器人潜在市场总规模将达到300亿至500亿美元,到2050年将达到1.4万亿至1.7万亿美元。当下在全球范围内,包括特斯拉、小米、理想、小鹏、广汽等众多汽车厂商,都
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北极星储能网获悉,6月4日,冠盛股份在其投资者活动中透露,公司的半固态磷酸铁锂电池主要面向储能客户,在安全性上较传统液态电池有显著提升,如通过针刺、挤压、碰撞等实验后不燃烧、不爆炸等,针对一些对安全性要求高的特定场景,如与人直接接触的储能场景等,能获得一定的溢价空间。在循环寿命方面
北极星储能网获悉,6月4日,孚能科技在投资者互动平台上回答公司第二代半固态电池巡航里程的问题。孚能科技表示,新能源汽车续航里程主要由动力电池能量密度及电量决定,与电机效率、车身重量、空气动力学设计等多种因素有关,具体数值因车型差异有所不同。公司第二代半固态电池通过新型氧化物/聚合物
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