登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
物理保护是最常用来防止锂枝晶穿透隔膜的方法,它是通过在锂金属电极的表面上增加一个保护层来抑制锂枝晶形成的。早在2017年Jeffrey W. Elam课题组[2]利用原子层沉积(ALD)的方法在锂上制备了超薄的氧化铝涂层。ALD Al2O3增强了电解液在锂表面的润湿性,使得均匀和致密的SEI膜形成并且在电池循环过程中期间减少了电解液消耗。ALD Al2O3保护的锂循环寿命可以延长两倍以上,在1mA cm-2的实际电流速率下库仑效率高达~98%,如图1。
图1. 含和不含ALD Al2O3保护的锂的SEM图和性能
加州大学Yunfeng Lu组[3]报道了在自然环境条件下使用简单的气相沉积技术在锂金属表面包覆混合硅酸盐的涂层。这种涂层由有助于抑制锂枝晶的“硬”无机部分和增强韧性的“软”有机部分组成。通过在锂金属上构建保护涂层,Li/LiFePO4电池的充电和放电平台之间电压差从374mV减小到268mV,初始容量从124.9mAhg-1提高到137.9mAhg-1。在500次循环后,具有混合硅酸盐涂层的锂电池仍具有103.6mAh g-1的可逆容量和99.87%的平均库仑效率,如图2。这项工作为稳定锂金属负极用于高性能锂金属电池提供了一种简单而有效的方法。
图2. 含有混合硅酸盐的涂层锂金属电极的制备和性能
2液态电解液优化
电解液的优化(包括溶剂、锂盐的优化和添加剂的使用)通常被认为是用于规避能量存储技术发展的问题最可行、经济和有效的方法。美国阿贡国家实验室Khalil Amine团队[4]研究了不同环状碳酸酯对Li/LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2(NMC622)锂电池循环稳定性的影响。结果表明:氟原子取代环状碳酸酯中的氢原子极大地提高了锂金属负极的稳定性,而氟代烷基和烷氧基取代基是有害的。反式-二氟代碳酸乙烯酯(DFEC)被认为是锂金属负极上的新型SEI成膜剂,可以形成具有相对较高的氟化锂含量的保护性SEI膜。使用DFEC作为溶剂的电解液的Li/NMC622电池在400次循环后显示出大于82%的容量保持率,并且平均库伦效率为99.95%。相反,使用单氟代碳酸乙烯酯(FEC)的Li/NMC622电池在400次循环后的循环保持率仅为31%,平均库伦效率为99.73%,如图3。
图3. Li/NMC622电池在不同电解液下的循环性能
近期,美国陆军实验室许康组[5]通过实验和分子尺度模拟研究了醚类电解液加入两种盐(LiFSI和LiTFSI)后在锂金属电池的电化学性能和机械效应。通过低温聚焦离子束(cryo-FIB)制备的锂电极横截面可以观察到,沉积在双盐电解液中的锂薄膜比对照电解液的薄膜明显更薄和更密集。基于Ab initioDFT和基于力场的分子动力学计算揭示了电极-电解液界面处FSI-和TFSI-阴离子之间复杂的相互作用(定位、取向、反应性、动力学)可以稳定该电极/电解液界面。由于这种双盐系统带来了独特的界面化学作用,这种电解液可以在4.4V Li/NMC622电池中300次循环后,达到前所未有(对于基于醚类的电解液)的容量保持率(> 88%),如图4。
1图4. Li/NMC622电池在不同电解液下的循环性能和分子尺度模拟结果
加拿大达尔豪斯大学Jeff Dahn团队[6]研究了一种浓度为~1.2M的双盐(二氟(双草酸根)硼酸锂(LiDFOB))/ LiBF4液态电解液在锂金属电池表现出迄今最长的循环寿命:容量保持率达到80%时,电池可循环90圈(如图5)。即使经过50次循环后,锂金属负极也未发现有枝晶。双盐混合物在不同的电压下性能都表现较好,并且较少依赖外部压力即可实现良好的循环性能。作者观察到电解质盐在循环过程中是持续消耗的,这可能电池稳定性变差的重要原因,也是进一步优化液体电解液的关键发现。
图5. 单盐和双盐电解液的电化学行为
3固态电解质改善
与液体电解液相比,具有较高模量和较低可燃性的固体电解质可能会更有效抑制锂枝晶的生长,这有望从根本上解决锂金属电池的安全问题。2019年中科院化学所郭玉国课题组[7]提出了一种非均相多层固体电解质(HMSE),通过不同的电极/电解质界面将固体电解质的电化学窗口扩展到0-5V,以克服界面不稳定性问题。抗氧化的聚(丙烯腈)(PAN)与正极接触,而耐还原性的聚乙二醇二丙烯酸酯与锂金属负极接触。将柔性的PAN@Li1.4Al0.4Ge1.6(PO4)3(80wt%)复合电解质设计为中间层,以抑制锂枝晶穿透并确保紧密的界面。匹配固态锂电池中常用的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2和LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极,固态锂金属电池HMSE分别具有循环270次后81.5%的容量保持率与99.8%的库伦效率和循环175次后94.4%的容量保持率的优异电化学性能,如图6。该研究提供了一种颇有前景的方法来扩展固体电解质在高压固态锂金属电池中的应用。
图6. 匹配固态锂金属电池中常用的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2和LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极的固态锂金属电池的电化学性能
2019年清华大学南策文组[8]通过系统实验结合第一性原理计算,探讨了新型聚偏二氟乙烯(PVDF)基固体电解质与锂负极之间的界面,发现原位形成的纳米级界面层具有稳定均匀的性能。镶嵌结构可以抑制锂枝晶生长。与大多数研究的聚环氧乙烷体系中经常发生的典型短路现象不同,基于PVDF的体系中的该界面层在高电流密度下不会引起断路现象,因此避免了过电流的风险。在PVDF-LiN(SO2F)2(LiFSI)体系中观察到的锂枝晶能够有效的自抑制,其在0.1mA cm-2电流密度下重复Li电镀/剥离超过2000小时的循环,并在Li/LiCoO2电池25℃下0.15mA cm-2电流密度循环200次后几乎没有容量衰减,如图7。
图7. PVDF-LiX基的全固态Li/Li和Li/LiCoO2电池的电化学性能
4隔膜改进
与物理保护的方式相类似,隔膜在防止锂枝晶穿透可以起重要的作用。在电池循环过程中,锂枝晶会沿Li+离子通过的路径穿透到隔膜中,即隔膜中孔的取向,而不是机械地穿刺到隔膜中。早在2015年马里兰大学胡良兵组[9]就已经在开发涂覆有氮化硼(BN)纳米片的导热隔膜用以改善锂金属负极的稳定性。结果发现:在常规的有机碳酸酯基电解液中使用BN涂覆的隔膜0.5mA cm-2的电流密度下循环超过100次后库伦效率稳定在92%、1.0mA cm-2的电流密度下库伦效率稳定在88%,如图8。锂金属负极库仑效率和可靠性的改善是由于导热BN涂层和初始锂沉积的较小表面积使得具有更均匀的热分布。
图8. 涂覆有氮化硼(BN)纳米片的导热隔膜的制备和性能
2019年Leif Nyholm团队[10]制备了由两个2.5μm厚的纤维素纳米纤维(CNF)表面层和中间由玻璃纤维(GMF)与CNF复合组成15μm厚夹层构成的隔膜(下面称为CGC隔膜)。CGC隔膜的CNF表面层具有均匀分布的纳米孔,有利于在两个电极获得均匀的电流分布,中间GMF/CNF层含有促进离子通过隔膜的大孔。由于亲水性和热稳定的CNF和GMF的使用,与Celgard隔膜相比,CGC隔膜表现出更好的电解液润湿性和热稳定性。并且,CGC隔膜使用的纳米和微米尺寸纤维的组合具有1.14mS cm-1的电导率。此外,使用具有高孔隙率和均匀表面孔分布的CGC隔膜可以显着改善锂金属电池的性能,如图9。该方法构建了用于生产具有纳米/微米纤维的隔膜的实用制备策略,为开发具有优异的安全性和电化学性能的锂电池提供了有效的途径。
图9. CGC隔膜的示意图电化学性能
5集流体修饰
如最近的文献所见,当前对集流体的修饰和构建已经是锂金属电池领域最活跃的研究领域之一。最近,美国西北太平洋国家实验室Jun Liu团队[11]设计制备了介孔碳纳米纤维的自平衡锂-碳负极结构,其与高镍正极匹配可构建能量密度为350-380Wh kg-1(计算所有活性和非活性物质)和稳定的循环寿命的锂金属电池,该电池正极负载≥4.0mAhcm-2,负极与正极容量比≤2,电解液重量与正极容量比≤3gAh-1,其可以循环200次,如图10。
图10. 介孔碳纳米纤维的自平衡锂-碳负极结构和循环性能
2019年华南师范大学李伟善教授课题组[12]制备用ZnO纳米线阵列改性的坚固且柔韧的碳纳米管(CNT)纤维,随后将锂注入碳纳米管纤维中。有趣的是,锂负极集成了ZnO阵列的三维结构和CNT纤维的具有卓越的可拉伸性。使得Li/Li对称电池在100%的应变下具有优异的循环稳定性,并且在重复锂沉积/剥离循环后无枝晶形成,如图11。
图11. ZnO纳米线阵列改性的坚固且柔韧的碳纳米管纤维的制备和性能
总结和展望
最近在抑制锂枝晶形成和提高锂金属电池循环效率方面取得了显著进展。然而,没有一种策略可以解决锂金属电极的所有问题。大多数改进是局限的,并且一些解决策略需要高的成本才能实现。为了使锂金属电池的实际可行性,必须通过成本可接受和可行的方法在解决锂金属电极的枝晶和较差的循环效率方面取得突破,这需要在材料开发和电池制备方面做出更多努力。
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。
近期,多座储能电站获最新进展,北极星储能网特将2025年4月27日-2025年4月30日期间发布的储能项目动态整理如下:65MW/100MWh!广东韶关市浈江区首个电网侧独立储能站开工4月25日上午,广东韶关浈江独立储能项目开工奠基仪式在国粤(韶关)电力有限公司举行。该项目由广东电网能源投资有限公司与国粤(
4月25日,四川省天府锂业有限责任公司成立,注册资本5亿人民币,经营范围包括矿产资源勘查、非煤矿山矿产资源开采、非金属矿及制品销售等。值得注意的是,该公司由四川省自然资源投资集团有限责任公司全资持股,后者是四川省自然资源领域省管国有资本投资公司,集团资产总额近343亿元。可以说,新公司
日前,河北张家口南山汽车产业基地与三维(陕西)电池技术有限公司举行三维固态特种电池生产基地项目签约仪式。项目将建设第四代智能化电池工厂,计划总投资10亿元,总占地70亩,规划建筑面积10.2万平方米,分两期实施。其中,一期投资6亿元,二期投资4亿元,预留产能扩展空间。建成后可新增1GWh三维固
4月29日,汉星能源200MW/400MWh电池储能项目(一期)在安徽省六安市霍邱县冯井镇顺利并网交付。该项目旨在提升区域电网调峰能力,促进新能源与储能的深度融合。作为目前安徽省获批在建规模最大的共享储能电站,是安徽省新型电力系统建设的重要实践。项目交付现场项目概况#x2726;项目占地50.56亩,约337
北极星储能网获悉,4月29日,恩捷股份公布2025年一季报,公司营业收入为27.3亿元,同比上升17.2%;归母净利润为2599万元,同比下降83.6%;扣非归母净利润为2920万元,同比下降80.4%;经营现金流净额为1.24亿元,同比下降72.7%;EPS(全面摊薄)为0.0268元。截至一季度末,公司总资产477.46亿元,较上年度
4月29日,江都经济开发区246MW/492MWh分布式储能电站项目中标公示,江苏威达建设集团有限公司以59000万元中标该项目,折合单价1.199元/Wh。项目招标人为扬州市江都区江舟产业发展有限公司,项目位于江苏省扬州市。本项目拟利用江都经济开发区内企业现有场地建设储能电站,规划安装容量为246MW/492MWh。
动力电池出货量同比增长41%,储能电池出货量增长120%。高工产研锂电研究所(GGII)初步调研数据显示,2025Q1中国锂电池出货量314GWh,同比增长55%。其中动力、储能电池出货量分别为210GWh、90GWh,同比增长分别为41%、120%。2024-2025Q1中国锂电池出货量(GWh)说明:动力锂电池含乘用车、商用车、工程
为满足海外市场客户需求,优化全球产能布局,提升整体竞争力,中国电池产业链企业加快了海外建厂步伐。今年以来,众厂商对马来西亚的布局力度明显提速,截至目前投资金额将近200亿元人民币。今年4月,仅仅十天之内就有两家中国企业加码马来西亚市场。4月24日,金杨股份公告称,该公司拟投资建设马来西
北极星储能网获悉,4月29日,新疆立新能源三塘湖20万千瓦/80万千瓦时储能规模+80万千瓦风电项目储能设备采购-中标候选人公示,第一中标候选人为双登集团股份有限公司。第二中标候选人为中车株洲电力机车研究所有限公司,第三中标候选人为远景能源有限公司。据项目开标记录显示,共22家企业参与报价,报
广东电网公司数据显示,今年第一季度,广东省全社会用电量1870.66亿千瓦时,同比增长2.99%。其中:广东“三新”行业用电量同比增长32.9%,新质生产力带动作用持续显现。每10台有4台“广东造”典型工业机器人制造企业用电量同比增长近10%据广东省工业和信息化厅统计,2024年,广东省工业机器人产量占全
以市场规律为牵引构建多元协同能源生态链中国石油大学(北京)经济管理学院教授、博士生导师王震习近平总书记在民营企业座谈会上强调,新时代新征程民营经济发展前景广阔、大有可为。扎扎实实落实促进民营经济发展的政策措施,是当前促进民营经济发展的工作重点。这一重要论述为新时代民营经济发展指明
动力电池出货量同比增长41%,储能电池出货量增长120%。高工产研锂电研究所(GGII)初步调研数据显示,2025Q1中国锂电池出货量314GWh,同比增长55%。其中动力、储能电池出货量分别为210GWh、90GWh,同比增长分别为41%、120%。2024-2025Q1中国锂电池出货量(GWh)说明:动力锂电池含乘用车、商用车、工程
为满足海外市场客户需求,优化全球产能布局,提升整体竞争力,中国电池产业链企业加快了海外建厂步伐。今年以来,众厂商对马来西亚的布局力度明显提速,截至目前投资金额将近200亿元人民币。今年4月,仅仅十天之内就有两家中国企业加码马来西亚市场。4月24日,金杨股份公告称,该公司拟投资建设马来西
中国动力电池行业的扩张步伐正在持续,头部企业中创新航与国轩高科近期的投资动作再次印证了这一趋势。与此同时,一个显著的并行现象是,围绕大圆柱电池、固态电池及其相关新材料的产能布局正变得日益密集,呈现出“拥挤”的态势。中创新航公布了大规模的扩产计划。其成都项目二期已于3月底动工,该项
北极星储能网获悉,4月25日,国轩高科发布变更募集资金用途的公告,在其第九届董事会第十二次会议和第九届监事会第十二次会议上,审议通过了《关于变更募集资金用途的议案》,公司拟将原募投项目名称“年产20GWh大众标准电芯项目”变更为“大众标准电芯产线项目”,项目实施内容由“年产20GWh动力锂离
2025年一季度,中国储能行业在资本市场表现活跃。据CESA储能应用分会产业数据库不完全统计,该季度内储能领域共发生92起融资事件,单笔金额最高达14.2亿元,显示出资本对该领域的强劲信心。宁德时代、中金资本、长江资本等资本巨头持续加码,重点布局电池技术、氢能储能、智慧能源三大赛道,推动行业快
新能源电池产业作为“绿电+先进制造”的优质赛道,是云南省近3年来增速最快的产业之一,工业增加值增速均保持在20%以上。依托良好的资源禀赋和产业基础,全省新能源电池产业今年1至2月持续走高,工业总产值同比增长45.1%,工业增加值同比增长79.2%,发展势头强劲,彰显了中国新能源电池产业重要基地的
北极星储能网获悉,4月22日,安徽省先进光伏和新型储能产业集群建设领导小组办公室发布《关于征集先进光伏和新型储能领域专家库的通知》。其中明确要求,应具有高级以上专业技术职称,或具有丰富的相关工作经历和管理经验,专业造诣较深,熟知其所在专业或者行业的国内外情况及相关法律、法规、政策和
随着全球储能市场规模不断扩大,储能系统需求向更大容量、更高效率发展,“降本增效”成为产业发展趋势,匹配超大容量电池、提升系统体积能量密度是实现极致降本的重要手段。尤其在储能行业关键变革期,电池企业更需创新升级增强竞争力,头部企业积极寻求大容量电池“更优解”。勘破迷障!探寻系统集成
北极星氢能网获悉,4月14日,广东广州市花都区人民政府办公室下发关于印发花都区支持新能源产业高质量发展的十条措施的通知,重点支持光伏产业、新型储能产业、氢能产业、智能电网产业。氢能产业中包含原材料(电解催化剂、电堆组件等)、制氢装备(电解槽、制氢站等)、氢储运装备、氢利用装备(加氢
北极星售电网获悉,4月14日,广州市花都区人民政府发布关于印发花都区支持新能源产业高质量发展的十条措施的通知。文件提出,加强招引设计研发咨询、检验检测、供应链服务、数据服务和交易、综合能源服务、虚拟电厂等生产性服务企业,对年营业收入达到1亿元以上的,每年度按照年营业收入的1%给予最高30
4月14日,广州市花都区人民政府办公室关于印发花都区支持新能源产业高质量发展的十条措施的通知,通知指出,充分发挥白云国际机场、广州北站国际空铁枢纽优势,智能新能源汽车、现代物流等产业市场需求大的优势,以建设“广东省首批碳达峰碳中和试点”“广东省首批县域‘光伏+建筑’应用试点”、广州市
北极星氢能网获悉,4月27日,中化商务数字化服务平台发布金风绿能化工(兴安盟)有限公司200万千瓦风电制绿氢50万吨绿色甲醇示范项目电解水制氢厂(一期)项目T+EPC工程总承包成交结果公告。公告显示,西南化工研究设计院有限公司中标。详情如下:中标范围:从制氢装置进界区红线处开始,包含氢气储存、氢
北极星储能网获悉,4月29日消息,欧洲汽车巨头Stellantis与美国初创公司FactorialEnergy联合研发的FEST固态电池成功通过车规级验证。据了解,FEST固态电池容量为77Ah,能量密度达到375Wh/kg,理论上可使电动车续航突破1000公里。经600次充放电循环后仍保持90%以上容量,达到车规级耐久标准。具备4C放电
动力电池出货量同比增长41%,储能电池出货量增长120%。高工产研锂电研究所(GGII)初步调研数据显示,2025Q1中国锂电池出货量314GWh,同比增长55%。其中动力、储能电池出货量分别为210GWh、90GWh,同比增长分别为41%、120%。2024-2025Q1中国锂电池出货量(GWh)说明:动力锂电池含乘用车、商用车、工程
近日,黑龙江省全钒液流电池储能全产业链示范基地项目正式开工。据了解,依据黑龙江省工信厅产业规划,黑龙江建龙与大连融科共同设立“黑龙江融祥储能科技有限公司”,在双鸭山建设“全钒液流电池储能全产业链”示范基地项目。该项目总投资6亿元,设计建设规模包括一条年产6万立方米钒电解液的生产线以
2023年8月17日,欧盟新电池法正式生效,对电池企业提出了全生命周期的严格约束,涵盖碳足迹、回收责任、材料使用、安全标准等多个维度。其中,储能电池属于工业电池范畴,从时间节点来看,进入欧盟市场需要在2026年2月前提供产品碳足迹报告。具体来看,欧盟新电池法要求电池制造商必须提供包括电池材料
作为极具前景的下一代电池技术,固态电池具备令人惊叹的能量密度和优异的高安全性能,未来市场应用潜力巨大,已成为全球新能源企业技术竞逐的焦点。截至目前,包括比亚迪、长安、东风、吉利、蔚来、上汽、广汽、丰田、现代等车企,以及宁德时代、亿纬锂能、LG新能源、国轩高科、欣旺达、正力新能、孚能
北极星储能网获悉,2025年4月19日,由中国化工学会指导,中国化工学会储能工程专业委员会和中国可再生能源学会氢能专业委员会联合主办的“2025长三角(绍兴)氢能+储能产业技术交流与发展大会”在浙江省绍兴市上虞区隆重举行。大会上,一批高质量的氢能与储能项目正式签约,落户国家级杭州湾上虞经济技
4月22日,随着最后一方混凝土浇筑完成,星辰新能绍兴总部基地主体结构全面封顶,标志着这一总投资超10亿元、总建筑面积超9万平方米的产业项目取得重大进展。绍兴总部建成后将形成集智造中心、创值中心、研发中心于一体的全产业链生态平台,推动区域产业向绿色智能转型升级,助力长三角打造新能源产业新
新能源电池产业作为“绿电+先进制造”的优质赛道,是云南省近3年来增速最快的产业之一,工业增加值增速均保持在20%以上。依托良好的资源禀赋和产业基础,全省新能源电池产业今年1至2月持续走高,工业总产值同比增长45.1%,工业增加值同比增长79.2%,发展势头强劲,彰显了中国新能源电池产业重要基地的
北极星储能网获悉,4月22日,安徽省先进光伏和新型储能产业集群建设领导小组办公室发布《关于征集先进光伏和新型储能领域专家库的通知》。其中明确要求,应具有高级以上专业技术职称,或具有丰富的相关工作经历和管理经验,专业造诣较深,熟知其所在专业或者行业的国内外情况及相关法律、法规、政策和
随着全球储能市场规模不断扩大,储能系统需求向更大容量、更高效率发展,“降本增效”成为产业发展趋势,匹配超大容量电池、提升系统体积能量密度是实现极致降本的重要手段。尤其在储能行业关键变革期,电池企业更需创新升级增强竞争力,头部企业积极寻求大容量电池“更优解”。勘破迷障!探寻系统集成
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!