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针对能源储存应用迫在眉睫的问题,开发高能量密度电池体系成为过去20年科研界及工业界关注的重要课题。锂金属是锂电池负极的“圣杯”材料,具有超高的比容量(3860 mAh g-1)和最低的氧化还原电势(-3.040V vs. 标准氢电极),在未来高能量密度储能体系(全固态锂电池、锂硫、锂氧电池)中扮演着重要角色。目前,以锂金属为负极、三元高镍材料为正极的液态锂二次电池是实现500 Wh kg-1中短期储能目标的最佳候选材料之一。然而,锂金属与应用最为广泛的碳酸酯类电解液热力学不匹配,动力学性能较差,极易在锂金属负极表面形成物理化学不稳定的界面膜(Solid Electrolyte Interphase,SEI膜),加速锂枝晶生长和界面副反应,尤其在高倍率循环条件下失效更为严重。因此,开发锂金属负极保护技术,同时寻找动力性能优异且与锂金属负极稳定的电解液是当前行业发展的关键问题。针对以上问题,中国科学院宁波材料技术与工程研究所新型储能材料与器件团队长期以来进行了大量的界面保护结构设计,已在前期取得了一定进展(Nano Energy2017, 39, 662-672;Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1805638;Nano Energy2019, 59, 110-119;Adv. Energy Mater.2019, 9, 1802912)。在此基础上,团队基于锂金属负极的界面循环机理开展了更深入的基础及应用研究,并在近期取得了一系列进展。
负极保护技术方面,研究团队与美国太平洋西北国家实验室(Pacific Northwest National Laboratory)教授张继光、许武课题组共同合作,基于一种简单有效的离子置换反应在锂金属表面制备了一种银-氟化锂人工界面(图1a)。锂离子在银颗粒表面具有较高的吸附能,可有效降低锂离子在还原过程中的传质能垒,由此获得的锂金属成核过电势为2.2 mV,仅为其在常规锂负极表面沉积过电势的3%,可实现锂金属在沉积过程中的有序成核,避免局部的枝晶生长。得益于银颗粒-氟化锂交联的人工界面层的保护,在使用常规碳酸酯电解液的情况下,以1.8 mAh cm-2三元材料(LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2)为正极的锂金属二次电池实现了500周以上的稳定循环,在第500周时的容量保持率高于80%。值得指出的是,此类保护方法同样适用于其它碱金属的负极保护,其中对于钠金属负极的有效保护也在本工作中得到证实(Adv. Energy Mater.2019, 9, 1901764)。团队还与法国欧洲膜材料研究所(Institut Europeen des Membranes)合作,通过升温过程中硅铝合金中的体相共晶转变,获得了一种Al2O3-SiO2的核壳结构(图1b),并基于此结构特殊的界面和体相成分,在锂化过程中快速形成了具有大量LixAl位点的铝基宿主结构用于高效存储锂金属,并与负载量高达4.5 mAh cm-2的过度金属氧化物正极构筑了稳定的锂金属全电池(Nano Energy2020, 73 , 104746)。此外,团队人员还与江西理工大学教授欧阳楚英团队合作,发现在石墨烯表面容易沉积一层金属锂,且对后续沉积反应具有电子扰动作用,使得锂金属沉积极化显著增高,迫使锂离子通过缺陷沉积于石墨烯底层,原位形成人工SEI膜(图1c)。基于此理论认识开发的少层石墨烯-三维储锂结构,不仅能够显著提高液态电解质下锂金属的循环稳定性,还能够改善硫化物固态电解质与锂金属的界面稳定性(Adv. Sci.2020, 2000237)。
电解液方面,腈类有机溶剂氧化窗口可达~5V,可覆盖现有主流电池材料的工作电压窗口,且介电常数高、粘稠度低、解离效果好,可形成动力性能极佳的电解液体系,已被广泛应用于超级电容器。但是腈类溶剂极度腐蚀锂金属,一直无法被应用于锂金属电池。近期,团队与美国太平洋西北国家实验室张继光、许武课题组共同合作,首次开发出了应用于高比能锂金属电池的腈类高盐浓度电解液(图1d)。此类高盐浓度电解液不但兼具了腈类溶剂的高氧化稳定性,同时对锂金属的库伦效率可达99.2%以上,且具有优异的大电流性能,能在4 mA cm-2的电流密度下实现致密的锂金属沉积。使用腈类高盐电解液,可实现高负载(2 mAh cm-2以上)4.5V锂金属电池的稳定循环(Adv. Funct. Mater.2020, 2001285)。
以上工作获得宁波市2025项目(2018B10061)以及国家重点研发计划(2018YFB0905400)的支持。
图1 基于(a)银-氟化锂人工界面,(b)富LixAl位点铝基宿主结构和(c)少层石墨烯-三维储锂结构的锂金属负极保护;(d)对锂稳定的新型腈类电解液
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硅基负极材料正在加速商业化应用。10月中旬,辉能科技在2024年巴黎车展上展出“100%硅负极”电池系统。根据德国莱茵实验室的数据,该电池系统在5分钟内可将电量从5%充至60%,8.5分钟充至80%。该电池能量密度达到321Wh/kg,预计年底最高可提升至355Wh/kg。硅基被业内认为是下一代理想的负极材料。据了解
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近日,江阴高新区年产20万吨低能耗高性能锂电池负极材料项目(二期)完成了开工验线手续,项目正式开工建设。该项目总投资12.6亿元,由江苏华盛锂电与苏州华赢新能源共同投资建设,今年2月该项目一期工程已经开工建设。据了解,该项目主要生产低能耗高性能锂电池负极材料,包括人造石墨负极、硅氧负极、
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作为突破电池能量密度桎梏的助力利器,硅基负极材料产业化进程不断加快。截至目前,包括特斯拉、比亚迪、蔚来、上汽智己、广汽埃安、奔驰、极氪等众多车企都已经开始或即将搭载硅基负极动力电池。宁德时代、亿纬锂能、国轩高科等头部电池厂商也都已布局硅基负极动力电池产品。“硅基负极是未来最有可能
北极星电池网获悉,9月11日,璞泰来在投资交流会上,回应了关于硅基负极材料单吨售价、固态电池市场前景等热点话题。璞泰来表示,当前全固态电池尚处于研发阶段,相关产业链配套尚需进一步开发与完善,公司认为全固态电池距离大规模的商业化应用,可能尚需时日。璞泰来是国内最大的独立涂覆隔膜加工商
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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。
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把石墨负极换成锂金属,可以大幅提升电池能量密度。——北京航空航天大学材料科学与工程学院副院长、教授、博士生导师宫勇吉2023年10月31日至11月2日,SNEC第八届(2023)国际储能技术和装备及应用(上海)大会在上海举行。会上,北京航空航天大学材料科学与工程学院副院长、教授、博士生导师宫勇吉教授带
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。
据外媒报道,印度QpiTechnology子公司QpiVolta宣布成功开发出印度首款高能量密度锂金属基固态电池(SSB)软包电池。此前在2021年,该公司还宣布使用量子和AI材料模拟来开发能量密度和安全性优异的SSB。
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
北极星储能网获悉,11月20日,广东芳源新材料集团股份有限公司披露关于签订日常经营重大合同及战略合作框架协议的公告。显示全资子公司江门市芳源循环科技有限公司签订共计2.5万吨电池级碳酸锂的订单。据了解,全资子公司芳源循环与中拓新能源签订了《碳酸锂年度供货合同》,约定由芳源循环向中拓新能
作为新能源时代的重要资源,锂盐一直是新能源产业等众多领域关注的焦点。而在昨日,一则锂矿停产的消息再度将锂盐市场推向高潮。锂矿项目裁员停产日前,澳大利亚矿产资源有限公司(MRL)表示,旗下位于西澳洲的锂矿项目BaldHill自上周开始便停止了开采活动,矿井会进入“保养和维护”关闭状态。同时,
11月17日,国城矿业全资子公司国城锂业在四川绵竹新材料化工园区举行了20万吨/年锂盐项目一期工程开工仪式。根据国城集团就与绵竹市人民政府于2022年签订的协议,项目计划分三期建设,涉及锂精矿库、硫酸锂装置、碳酸锂装置、压缩空气站、总变电站等设施,建成后将形成年产20万吨基础锂盐生产能力。消
北极星储能网获悉,10月30日,湖南省工业和信息化厅发布对省政协十三届二次会议第0009号提案的答复。文件提出,下一步,我们将按照省委省政府关于“4×4”现代化产业体系建设的要求,加快推动全省稀有金属产业高质量发展。其中,着力推进有色产业结构调整。一是依托湖南在钨、铋、锑、锡等稀有金属领域
北极星储能网获悉,11月11日,星源材质旗下全资子公司欧洲星源与德国大众集团旗下动力电池子公司签订《定点协议》,约定自2025年至2032年期间由欧洲星源向客户供应湿法涂覆锂离子电池隔膜材料。如协议顺利履行,2025-2032年期间预计将累计供货约20.9亿平方米湿法涂覆锂离子电池隔膜材料。11月12日,星
11月13日,永杉锂业公告称,宁波炬泰持有的公司1.02亿股股票,占公司总股本19.79%,被永荣致胜投资有限公司以约8.04亿元人民币成功竞得。此次拍卖后,宁波炬泰持股比例从33.73%降至13.94%,而永荣致胜持股比例从0%增至19.79%,公司控股股东将由宁波炬泰变更为永荣致胜,实际控制人将由郑永刚变更为吴华
11月6日晚间,深圳新星发布关于全资子公司资产转让签署《补充协议》的公告。根据公司战略发展需要,旨在优化产业结构并剥离不良资产,公司全资子公司松岩新能源材料将六氟磷酸锂项目的相关设备和劳动力转移至赣州市松岩新能源材料有限公司,转让价款为1.6亿元。截至公告披露日,松岩新能源已收到汇凯化
北极星储能网获悉,近日,国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会发布了磷酸及磷酸盐企业碳排放核算国家标准:《温室气体排放核算与报告要求第45部分:磷酸及磷酸盐企业》。该标准由邦普循环牵头制定,由宜昌邦普循环科技有限公司、宜昌邦普宜化新材料有限公司等宜昌企业参与起草。这是我国首个磷
曾经钟情三元电池的韩国厂商,正在进一步加码磷酸铁锂电池。现代汽车集团近日宣布,将联合合作伙伴实施磷酸铁锂电池正极材料生产技术开发项目。该项目是现代汽车、起亚汽车与现代制铁、正极材料企业EcoProBM合作推进,目的是在不制造前驱体的情况下直接合成材料,生产磷酸铁锂电池正极材料。该项目已经
近日,江阴高新区年产20万吨低能耗高性能锂电池负极材料项目(二期)完成了开工验线手续,项目正式开工建设。该项目总投资12.6亿元,由江苏华盛锂电与苏州华赢新能源共同投资建设,今年2月该项目一期工程已经开工建设。据了解,该项目主要生产低能耗高性能锂电池负极材料,包括人造石墨负极、硅氧负极、
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