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当前商用化的锂离子电池使用可燃性和挥发性强的液态电解质,其存在较大的安全隐患,此外,锂离子电池还面临能量密度低(一般低于250 Wh/kg)的问题,因此,开发出能量密度和安全性双重升级的固态电池具有重要意义。由金属锂匹配廉价氟基正极(如氟化铁)构建的转换反应型锂/氟化物电池的能量密度有望突破500 Wh/kg,但其面临正极端的转换反应可逆性差和负极端的锂沉积/剥离稳定性差的双重挑战,固态电解质的介入有望解决正负极稳定性和可逆性的问题(ACS Energy Lett.5, 1167-1176, 2020)。
近期,中国科学院上海硅酸盐研究所研究员李驰麟团队研制出聚合增强型的锂氟转换全固态电池。该团队通过“硬质”C-N聚合物(g-C3N4)介孔微球堆垛填充策略,不仅加强了“软质”PEO聚合物电解质的机械性能和对锂负极的形变抑制(锂金属对称电池至少1万小时的超长沉积/剥离循环),而且通过C-N微球的超薄二维纳米片单元与聚氧化乙烯基质和锂盐(LiTFSI)中阴离子的多尺度成键交联,构建出具有“渗流效应”的丰富高导界面,提高了复合电解质的离子导电率(60℃时为2.5×10-4S/cm)、锂离子迁移数(高达0.69)和高电压稳定性(可承受三元层状氧化物正极的稳定循环)。g-C3N4/PEO复合电解质表现出高的机械强度,维持了优异的柔韧性(可弯曲180度),可实现薄至25微米的薄层膜制备。FeF3-聚合物的软界面紧致接触,实现了氟基正极循环过程中转换反应产物的空间限域和溶解抑制效应,可赋予全固态Li/FeF3电池在5C大倍率下仍有200 mAh/g的大容量释放,1C下可循环至少1200次,其赝电容贡献和扩散系数分别高达55%和10-12cm2/s。该成果解决了转换型全固态电池高倍率性能的问题,为发展高安全、高能量密度的柔性氟基固态电池提供了新的技术方向。相关研究成果发表在Science Bulletin2021, 66, 694-707上。
氟基固态电池的另一重要方向是新型氟系固态电解质的开发(Energy Storage Mater.28, 37-46, 2020)。针对氯化或溴化反钙钛矿电解质吸潮严重的缺点和钠基固态电解质结构原型缺乏的难题,该团队提出以空气稳定性好的氟化硫酸盐(Na3SO4F)作为氟系(富钠)反钙钛矿型固态电解质的构想,通过精准可控的异价Mg2+掺杂和大尺寸Cl-配位,实现了Na2.98Mg0.01SO4F0.95Cl0.05离子电导率的升级(在60℃接近10-4S/cm),揭示了双掺杂策略对诱导Na空位产生、晶格膨胀、优化钠离子通道的积极效果。基于这一新型固态电解质组装的Na-Sn/Fe[Fe(CN)6]3钠基固态电池在经过20圈循环后的容量仍保持在77 mAh/g。相关研究成果发表在Energy Storage Matter.2020, 31, 87-94上。
上述研究成果的第一作者分别为助理研究员胡九林、硕士生樊胜胜和雷萌。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金委等的支持。
图1.碳氮微球堆垛增强的聚合物电解质及其构造的转换型锂/氟化铁全固态电池
图2.转换反应型锂/氟化铁全固态电池的动力学性能
图3.Mg、Cl共掺杂的氟化硫酸盐Na3SO4F作为氟系(富钠)反钙钛矿型固态电解质及其钠基固态电池的性能
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近期,三家企业披露硫化物全固态电池相关进展。10月25日,中科固能硫化物全固态电解质生产基地项目开工仪式在江苏溧阳正式举行。该项目总投资1亿元,预计12月下旬建成完工并试线投产。固定设备投资数千万元,占地面积超40000㎡,产品涵盖硫化物固态电解质、硫化物固态电解质膜等,预计2025-2026年具备
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北极星储能网获悉,近日,经深圳市市场监督管理局批准的《生产经营单位锂离子电池存储使用安全规范》(DB4403/T508—2024)(以下简称《规范》)发布,将于2024年11月1日正式实施。该《规范》由深圳市应急管理局制定并归口,深圳市电池行业协会、欣旺达电子股份有限公司等单位参与编写,明确了锂离子电
11月15日,财政部税务总局调整出口退税政策,明确将光伏、电池、部分非金属矿物制品的出口退税率由13%下调至9%。其中附件显示,锂离子电池、锂电池组、全钒液流电池都在此范围。原文如下:关于调整出口退税政策的公告财政部税务总局公告2024年第15号现就调整铝材等产品出口退税政策有关事项公告如下:
北极星电池网获悉,10月30日,位于美国密苏里州弗雷德里克敦的一家大型电池回收厂发生爆炸。据悉,火灾是在CriticalMineralRecovery拥有的一家锂离子电池加工厂引发的,报道显示没有人员伤亡。该公司网站显示,这座工厂占地225000平方英尺,主要用于回收来自全球电池制造商、汽车OEM、电池经销商、回收
11月11日,工信部发布电子行业54项行业标准报批公示,其中包括《储能用钛酸锂锂离子电池电性能规范》、《锂离子电池管理系统技术规范》、《电力系统用压接式绝缘栅双极晶体管(IGBT)门类规范》、《便携式光伏组件》、《锂离子电池电解液中金属杂质含量测试方法》等标准。原文如下:电子行业54项行业标
虽然2024年以来钠离子电池热度相较前两年有所降温,但依然备受资本关注。据高工产业研究院(GGII)不完全统计,2024年前三季度国内共有23家钠离子电池领域企业进行26轮融资,同比减少近一半。但与同为新技术的固态电池相比,钠离子电池行业融资轮数约为同期固态电池领域融资轮数的两倍(2024年前三季度
2024年10月,国际航空运输协会(IATA)发布了第66版DGR(危险品规则),从2025年1月1日起,第66版IATA危险品条例(DGR)和第12版锂电池运输条例(LBSR)正式生效。2026年1月1日起,航空运输时,与由锂离子电池供电的设备和车辆包装在一起的锂离子电池将需要在电池处于较低的充电状态下进行航空运输。这些变
近期,澳大利亚新南威尔士州(NSW)公平交易部宣布,从2025年2月起,将对用于电动移动设备中的锂离子电池实施新的强制性安全标准。这些标准旨在通过降低这些产品相关的火灾风险来增强消费者安全。具体来说,以下电动移动设备及其使用的锂离子电池现在被视为2017年《燃气和电力(消费者安全)法》下的“
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10月31日,浙江丽水遂昌县发布《遂昌县关于培育发展未来产业的实施意见》(遂政办发〔2024〕11号),其中提到,重点发展五个具有基础优势的未来产业,分别是高端金属材料,精细化工,新型储能,先进装备及零部件,元宇宙。抢抓新型储能万亿级风口,以现有龙头企业为引领,加快提升电化学储能技术性能,
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