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
加州大学圣地亚哥分校(UCSD)领导的研究小组发现,锂金属电池失效的根本原因在于:在电池放电过程中,少量的金属锂沉积物在从负极表面脱落并被困住,变成无法再使用的“死”或非活性锂。
据报道,加州大学圣地亚哥分校(UCSD)领导的研究小组发现,锂金属电池失效的根本原因在于:在电池放电过程中,少量的金属锂沉积物在从负极表面脱落并被困住,变成无法再使用的“死”或非活性锂。
这一发现挑战传统观点,即锂金属电池失效是因为锂负极和电解质之间形成的固态电解质界面膜(SEI)。研究人员开发一种技术,测量负极上非活性锂的数量,并研究其微纳米结构,从而得出这一结论。这在电池研究领域尚属首次。这些发现或将为实现可充电锂金属电池商业化铺平道路。
锂金属电池(由锂金属制成负极)是下一代电池技术的重要组成部分,其能量密度是目前锂离子电池(通常采用石墨负极)的两倍。因此,使用寿命更长,重量更轻,可能使电动汽车的续航里程增加一倍。但是,锂金属电池存在一个重要问题,那就是库仑效率低,电池可循环次数有限。这是因为在循环过程中,电池中存储的活性锂和电解质被消耗殆尽。
长期以来,电池研究人员一直怀疑,这是由于负极和电解质之间形成的固体电解质界面膜(SEI)造成的。但是,加州大学圣地亚哥分校的纳米工程学教授、主要研究人员Y. Shirley Meng表示,尽管研究人员已经开发出各种控制和稳定SEI层的方法,仍然无法彻底解决这一问题。“这些电池仍然会失效,因为电池中正在形成大量非活性锂。所以,应该还有一个重要的方面被忽视了。”
研究人员发现,锂金属电池失效的罪魁祸首是锂金属沉积。当电池放电时,锂金属沉积从负极脱落,然后被困在SEI层,失去与负极的电连接,变成不能参与电池循环的非活性锂。这些被困住的锂大大降低了电池的库仑效率。研究人员发明一种方法,测量有多少未反应的金属锂作为非活性锂被困,从而确定电池失效原因。他们往密封的烧瓶中加水,瓶中含有在半电池循环中形成的非活性锂样品。所有未反应的金属锂都会与水发生化学反应产生氢气。通过测量产生了多少气体,研究人员可以计算出被困金属锂的数量。非活性锂还包括另一种成分:锂离子,这也是SEI层的组成部分。可从非活性锂总量中减去未反应的锂金属量,来计算它们的数量。
在对金属锂半电池的测试中,研究人员发现未反应的金属锂是非活性锂的主要成分。随着它的形成,库仑效率逐渐降低。与此同时,SEI层的锂离子含量始终保持在较低水平。在八种不同的电解质中,可以观察到这些结果。“这一发现很重要。从中可以看出,锂金属电池的主要失效产物是未反应的金属锂,而不是SEI,”研究人员Fang说,“通过这种方法来量化活性锂的两种成分,能达到超高精度,得出值得信赖的结果。这是其他表征工具无法做到的。”
“从化学性质的角度,金属锂具有侵略性,因此,这项任务极具挑战性。金属锂会同时发生许多不同类型的寄生反应,几乎无法将各种非活性锂区分开来。”美国陆军研究实验室的研究员Kang Xu表示,“这项研究带来的先进方法,可提供非常强大的工具,以精确可靠的方式做到这一点。”Xu所在实验室的团队为此项研究提供先进的电解液配方。
研究人员希望他们的方法能够成为评估锂金属电池效率的新标准。
通过研究不同电解质中锂沉积的微纳米结构,研究人员回答了另一个重要的问题:为什么有些电解质能提高库仑效率,另一些却不能。
这与电池充电时锂在负极上的沉积方式有关。在一些电解质中,锂能形成微纳米结构,从而提高电池性能。例如,在通用汽车研究人员特别设计的电解液中,产生密集的柱状块状锂沉积。在放电过程中,受益于这种结构,作为非活跃锂、被困在SEI层中的未反应金属锂较少。根据测试结果,第一次循环的库仑效率为96%。“这种优异的性能归功于电流收集器表面形成的柱状微观结构,它的弯曲度最小,大大增强了结构连接,”通用汽车全球研发中心的Mei Cai士说。他的团队开发了先进的电解质,使锂以“理想”的微观结构沉积。
相比之下,使用商用碳酸盐岩电解质时,锂沉积呈现出扭曲的、晶须状形态。这种结构导致更多的锂金属在脱离过程中被困在SEI中,库仑效率降至85%。
接下来,研究小组提出控制金属锂沉积和脱离的方法,包括对电极堆施压、形成均匀且具有机械弹性的SEI层、使用3D电流收集器。“关键是控制微纳米结构,”Meng说,“希望我们的发现能够激发新的研究方向,推进可充电锂金属电池的发展。”
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。
北极星电池网获悉,6月25日,中瑞股份与株式会社KNS(以下简称“KNS”)签署了《合作投资合同》,拟在韩国京畿道平泽市共同设立以锂离子电池零部件制造及销售为主要业务的境外控股子公司株式会社中瑞韩国(英文名称为ZRKCo.,Ltd.,以下简称“中瑞韩国”,暂定名)。中瑞韩国注册资本为50亿韩元,其中中
2023年以来,全球碳酸锂价格陡降,电池级碳酸锂价格迄今18个月的累计跌幅达到85%,至今仍在10万元/吨的低位区间运行。叠加储能行业产能过剩下的价格内卷,导致锂离子电池价格不断探低,磷酸铁锂储能电池近期招标限价达到0.33元/Wh,储能系统限价0.478元/Wh,再次击破电池和系统集成企业亏本销售的底线
继5月8日发布相关征求意见稿之后,6月19日,国家工业和信息化部电子信息司正式发布《锂离子电池行业规范条件(2024年本)》(简称“《规范条件》”)和《锂离子电池行业规范公告管理办法(2024年本)》,引发业界高度关注。国家工业和信息化部电子信息司表示,为进一步加强锂离子电池行业规范管理,推动产业
6月19日,湖南郴州安高固态电池研究院揭牌;现场签约24个涉锂电产业项目,总投资额达229.8亿元……18日在湖南省郴州市临武县举行的湖南省锂电新能源产业暨固态电池产品合作对接会上,郴州锂电布局再加码。此次对接会由湖南省工业和信息化厅与郴州市人民政府共同主办,旨在搭建平台助力郴州集八方之智、
北极星储能网获悉,6月18日百川股份公告,近日,公司子公司江苏海基新能源股份有限公司实施的“年产2GWh锂离子电池及电池组项目”已完成设备升级调试,生产出合格产品。产线可兼容生产280Ah和314Ah等大规格电芯,目前产能爬坡中,进入量产阶段。
北极星储能网获悉,6月12日,欣旺达电子股份有限公司发布关于公司拟与浙江开创电气股份有限公司签署《战略合作协议》的公告。公告称,欣旺达与开创电气拟签订《战略合作协议》,未来双方将加强产业链协同,在核心部件锂离子电池等相关业务中进行积极合作。通过双方的战略合作,能够团队优势互补,帮助
北极星储能网获悉,6月6日,南网储能在投资者互动平台表示,新质生产力是创新起主导作用,摆脱传统经济增长方式、生产力发展路径,具有高科技、高效能、高质量特征,符合新发展理念的先进生产力质态。早在2011年,公司建成投产了我国第一座MW级电化学储能站—深圳宝清储能站。近年来,公司依托国家级、
沧州明珠于2024年5月31日接受特定对象调研时表示,结合新产线的进度,2024年度公司锂离子电池隔膜产品经营目标是销量6.42亿平方米。公司从21年开始投资的两个2亿平湿法隔膜项目,以及去年公告投资的12亿平湿法隔膜和5亿平干法隔膜项目将陆续投产,产能将逐步释放。
北极星储能网获悉,5月31日,芜湖天弋能源科技有限公司与南京睿储科技有限公司在江苏南京签署战略合作协议。根据协议,双方将本着资源共享,优势互补的原则,充分发挥各自在技术、资金、人才、市场、资源、设备等方面的优势,积极开展光伏、储能、风电场建设等领域的深度合作。据悉,南京睿储科技有限
北极星储能网获悉,5月28日,珠海冠宇发布公告称,珠海冠宇电池股份有限公司(以下简称“公司”)、公司全资子公司重庆冠宇电池有限公司(以下简称“重庆冠宇”)于近日收到重庆市第一中级人民法院送达的关于公司及重庆冠宇以专利侵权为由起诉宁德新能源科技有限公司(以下简称“被告一ATL”)及其他被
2023年12月,近200个国家的政府在联合国气候变化缔约方大会第二十八届会议(COP28)上就新的全球2030年目标达成了一致。他们的目标是到2030年将可再生能源产能增至三倍,能源效率提高一倍,加快从化石燃料转型,大幅减少甲烷排放。国际能源署发表题为BatteriesandSecureEnergyTransitions(电池与安全
北极星储能网获悉,联创股份6月4日在互动平台表示,公司与中山大学合作建立了“中山大学-联创碳中和技术研究院”,该研究院正在开发的项目是聚合物基固态电解质项目。目前该项目进展顺利,正在小试阶段,预计下半年安排中试。子公司华安新材作为PVDF的主要生产企业之一,目前给个别固态电池企业有小批
北极星电池网获悉,泰和科技5月27日在互动平台表示,公司有部分固态电池电解质的技术储备,目前暂时没有规模化生产。
北极星电池网获悉,据东峰集团消息,近日,公司与蓝廷新能源科技(浙江)有限公司(以下简称“蓝廷新能源”)签订《战略合作框架协议》,并就固态电池关键材料固态电解质及半固态复合隔膜的研发和生产达成合作。双方通过战略合作协议约定:1、合作双方互为上下游合作关系,一致同意建立稳定的长期业务
北极星储能网获悉,5月15日,星源材质在投资者互动平台表示,公司开发的固态电解质隔膜完全适用于半固态电池,能满足海内外多家电池头部企业和固态电池、半固态电池厂商客户的技术要求,得到了客户的认可并具备量产化条件。公司将对固态电池技术的发展保持密切的关注,积极进行开发固态电池技术相关项
北极星储能网获悉,5月15日,海目星在接受结构调研时表示,公司在固态电池领域已进行了长期的研发工作,涉及半固态、准固态到全固态电池的三个基础技术路线。目前形成交货和量产的是准固态电池,电解液含量低于10%,该技术路线已有中试产线进行量产,已经得到了行业的认可和客户的使用,能量密度超过48
资本市场追捧,厂家不断爆料,媒体鼓噪,令固态电池异常活跃。不缺新闻的固态电池行业日前爆出一则新闻。广汽技术人员对外表示:其全固态电池容量超30Ah,能量密度约为400Wh/kg、910Wh/L。固态电池有氧化物、硫化物、高分子聚合物三大技术路线,(技术人员发现)单纯的一条路线不能解决所有问题,广汽
据“乐陵经济开发区”消息,目前,金启航乐陵基地固态隔膜车间进度:隔膜涂覆线生产工艺优化方案已确定,图纸设计完成,各项施工改造工作正在有序推进,力争4月底完成改造任务;电芯车间根据佛山基地试验研究情况实时优化设计方案。山东金启航新能源科技有限公司位于山东乐陵经济开发区,注册资本10000
4月19日晚间,振华新材发布2023年年度报告。年报透露,截至目前,公司已实现部分质高价优新产品的评估导入。在固态/半固态电池方面,公司正在配合客户开发相应的正极材料及氧化物、多硫化物等固态电解质。在钠离子电池正极材料方面,公司通过大单晶技术体系生产的单晶钠离子电池正极材料,材料结构完整
北极星储能网获悉,中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究团队解决了硫化物全固态电池叠层工艺的行业痛点及瓶颈问题,打通了硫化物全固态电池的大型车载电池制作工艺的最后一道难关,在硫化物软包电池叠片技术上取得关键性突破。制备的多层叠片软包电池循环300次容量几乎不衰减,性能还在继续测试中
韩国仁川国立大学与哈佛大学联合研究团队成功开发出一种耐疲劳的电解质膜。研究团队创造了一种由Nafion和全氟聚醚(PFPE)组成的互穿网络电解质膜。Nafion是一种常用的具有质子导电性的塑料电解质,PFPE则形成了一种耐用的橡胶聚合物网络,这种橡胶的加入虽然略微降低了电化学性能,但显著提高了耐疲劳
美国国橡树岭国家实验室(ORNL)的科研人员开发出一种新型锂基固态电解质材料Li9N2Cl3。该材料表现出优异的锂相容性和大气稳定性,可用于制造高面积容量、持久的全固态锂金属电池。Li9N2Cl3具有无序的晶格结构和空位,有效促进了锂离子传输,且由于其固有的锂金属稳定性,可以在10mA/cm2的电流密度和10
“亿纬锂能布局的下一代电池技术路线包括固态电池、锂金属电池等。我们一直是全球用金属锂最大的公司,锂金属电池我们当仁不让。”亿纬锂能董事长刘金成在今年年初如是表示。据悉,亿纬的锂金属电池已经做到450Wh/kg的能量密度,循环寿命800多次,在一些特殊而较有前景的应用场景得到应用。除了亿纬锂
LG新能源公司1月25日表示,将向美国初创公司SionPower进行股权投资,以开发下一代电池。这笔投资将用于开发锂金属电池的技术合作,这种电池使用锂金属阳极而不是石墨或硅阳极,与现有的锂离子电池相比,可以实现更高的能源效率。LG新能源没有透露这笔投资的具体金额和其他细节。
美国国橡树岭国家实验室(ORNL)的科研人员开发出一种新型锂基固态电解质材料Li9N2Cl3。该材料表现出优异的锂相容性和大气稳定性,可用于制造高面积容量、持久的全固态锂金属电池。Li9N2Cl3具有无序的晶格结构和空位,有效促进了锂离子传输,且由于其固有的锂金属稳定性,可以在10mA/cm2的电流密度和10
近日,深圳欣视界科技有限公司(下称:欣视界)正式完成Pre-A+轮亿元融资,本轮融资由高瓴创投(GLVentures)领投,智慧互联基金、齐鲁前海基金、客户亿航智能和老股东峰和资本等跟投。融资将主要用于技术研发、市场开拓和产线生产交付等。据公开资料显示,欣视界成立于2020年,是一家专注于固态锂金属
近日,中国科学技术大学姚宏斌课题组、李震宇课题组与浙江工业大学陶新永课题组合作,设计开发出镧系金属卤化物基固态电解质新家族LixMyLnzCl3(Ln为镧系金属元素,M为非镧系金属元素)。实现无任何电极修饰且室温可运行的全固态锂金属电池。相关研究成果于4月5日发表在Nature杂志上。
开发能量密度高、安全性能好的锂金属电池体系具有重要意义。相比于传统嵌入反应型电池,锂-氟化铁转换反应型电池在质量和体积能量密度上具有2-3倍的优势(例如,相比于Li-LiCoO2的350Wh/kg,Li-FeF3的850Wh/kg),可以满足下一代移动电源对超长续航能力和便携性的要求。然而,该电池体系通常会遭受正极
锂金属负极理论容量高、反应电位低,因此锂金属电池具有更高的能量密度和更广泛的正极材料选择,然而有机电解液的易燃性和锂枝晶的不可控生长使得锂金属电池存在一定安全隐患。采用固态电解质取代电解液可以在根本上提高电池的安全性和稳定性。其中掺杂的石榴石型固态电解质Li7La3Zr2O12(LLZO)具有室
近日,中国科学院大连物理化学研究所催化基础国家重点实验室二维材料化学与能源应用研究组(508组)吴忠帅研究员、郑双好副研究员团队,设计了三维多孔导电亲锂的Ti3C2TxMXene骨架用于高容量、无枝晶金属锂负极,匹配三维多孔导电、超高载量磷酸铁锂正极,研制出高能量密度、长寿命锂金属电池。锂金属
近日,在2022全国大众创业万众创新活动周之“锂金属电池创新技术论坛”上,盟维科技位于合肥经开区的锂金属电池自动化制造线及z21创新实验室正式启用。据悉,盟维科技自主开发的新一代锂金属电池能量密度已突破550Wh/kg。该公司研发的450Wh/kg锂金属电池也在两年前实现商业化量产交付。锂金属电池也被
电池代有新材出,各领风骚数十年。在过去的一个多世纪,电池行业的发展一直伴随着技术革命。从铅酸电池、镍镉电池,到碱性电池、镍氢电池,再到锂离子电池。如今,比锂离子电池能量密度更高的锂金属电池,正在加速其产业化进程。(来源:微信公众号“电池中国”ID:cbea_battery作者:马斯克斯)日前,
北极星储能网获悉,9月19日,据外媒报道,美国哈佛大学科学家为电动汽车开发了新型固态锂金属电池,该电池有望实现3分钟内完全充电,并且可持续使用20年。初创公司AddenEnergy宣布已获哈佛大学技术发展办公室独家技术许可,用于推进该技术的商业化,其目标是将电池缩小为手掌大小的“软包电池”,其组
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!