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现在新能源汽车大多数面临着续航里程短、使用寿命短、安全风险高等一系列问题,因此发展高比能、高安全、长寿命的动力电池迫于眉睫。
——赵婕 复旦大学材料科学系博士生导师
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,复旦大学材料科学系博士生导师赵婕博士与大家分享了《预碱金属化负极在固液二次电池中的应用研究》的演讲。
以下为北极星储能网整理的演讲重点:
赵婕博士就当前锂电池面临的安全稳定问题提出了新的应用研究,采用锂合金石墨烯箔加工有效实现了循环的稳定性。具体在以下几个方面进行尝试。
一、采用锂合金石墨烯箔在硫电池中。采用稳定的锂合金石墨烯箔负极,从全体系的概念解决整体的硫电池的穿梭效应的问题。而且石墨烯箔化学的稳定性有效地抑制了穿梭效应,多硫锂金属界面沉积问题,化学性质较为稳定,有效地抑制了负分解的问题,因此会发现库伦效率从98.8%提升到99.5%,有效地提升了应用的可能性。
二、在纳离子电池中进行尝试。发现锂矿资源分布不均匀,如果要发展钠离子电池,就需要控制锂电成本。纳离子电池通常是采用碳极负极,比能量低,市面上的纳离子能量密度在100瓦时每公斤的数值上。为了进一步提高纳离子电池的比容量,会更倾向于发展合金负极或者是纳金属负极。
三、尝试制备一系列锂合金、纳合金。把一些预锂化放在固态电池中,固态电池的核心部件就是固态电解质,主流的发展方向有氧化物、硫化物等。通过实验,组装了基于纳锡合金和氢化物电解质的对称电池,可以实现500小时的稳定循环。同时构建了纳锡太硫4和纳锡硫的全电池体系,但是发现性能还是有待优化。主要原因来源于氢化物的电解质优势是对负极稳定,但是对正极有着很大的兼容性问题。
四、尝试通过球磨退火法将纳硼氢4和硫反应。将硫化物电解质的优势引入到氢化物电解质中,通过提高硫含量非金项提高,有效提高了离子电扰率。而且同时也实现了对一系列正极的匹配性,和商用的磷酸钒纳也都实现了匹配。
赵婕表示,在这些尝试实验中,虽然距离实际应用还有一定的时间,但是还是起到了一些启发作用,表明预锂化、预纳化的负极材料,发现在锂二次电池和纳二次电池中都有一定的应用前景。同时预锂化、预纳化的负极业态和固态中都有着非常好的应用前景。
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