盘点:10月份锂电十大科研成果

2016-11-07 18:02:00来源: OFweek锂电网 关键字:锂电池  石墨烯  电极材料  负极材料  无线充电

电动汽车是未来潮流,电池技术是限制其发展推广一道大坎。10月份国内外又有多项科研成果新鲜出炉,OFweek网整理了十大科研成果,与大家共享。

1.韩国科学家研发新型存储技术 充电比锂电池快100倍

10月10日韩国科学、ICT、未来规划部对外宣称,一支由科学家组成的团队成功开发出新的混合能源存储技术,它的充电速度比常规蓄电池快很多。

据介绍,该科学家团队开发了一种多孔纳米管,这种纳米管拥有优良的介孔通道,可以让正离子和负离子通过,然后研究团队将新材料与锂电池、超级电容器的优点结合在一起。新的混合能源存储技术可以让电池的能量密度达到275Wh/kg,相当于锂电池的1.5倍,充电和输出功率达到23kw/kg,比锂电池快100倍。

2.中科院研制出高性能石墨烯锂电池材料

中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所刘锦淮和黄行九课题组的副研究员刘金云等在研制高性能石墨烯锂离子电池方面取得新成果,研制了具有高容量长寿命的三维石墨烯纳米复合锂离子电池材料。研究成果发表在国际期刊《先进材料》上,并且被选为卷首论文。

据悉,研制的三维石墨烯/五氧化二钒电池正极材料,在12分钟完全充/放电条件下,循环2000次后电池容量大于200 mAh/g(大量文献报道小于1000次、容量普遍低于150 mAh/g);而且1分钟充电的容量,达到商用和文献报道的大于5分钟的相近容量。此外,该三维石墨烯复合电池材料结构设计还可以应用于锂离子电池负极材料,比如研制石墨烯/硅复合负极,展现出良好的通用性

3.德国研究院发布新超级电容材料

德国莱布尼兹新材料研究院(Leibniz Institute for New Materials,INM)发布新的超级电容材料,宣称可维持充电状态更久而不会自动放电。

传统电容采用以绝缘物质隔开、彼此相间的电板构造,超级电容则多半采用离子液态电解质材料,以便在更高电压下运作。莱布尼兹新材料研究院团队采用铁氰化钾与液态介质的混合式材料,其能量密度以重量计算为每公斤 28.3 瓦-小时(watt-hour),以体积计算为每公升 11.4 瓦-小时。

目前超级电容能量密度上限大约为 30 瓦-小时,莱布尼兹新材料研究院团队的成果已经相当接近上限值,并高于液态硫酸钠材质的超级电容。而研究团队也表示该材料可经过1万次充放电循环仍然维持稳定,认为在未来的能源储存市场中将有一席之地。

研究团队表示铁氰化钾氧化还原材料提供更高的能量密度,以及更高的电力输出,另一个重要关键是采用离子选择性的离子交换薄膜,可防止电流漏失,减少自动放电导致电力流失的现象,因而能保持在充电态更久,而不易自动放电。研究团队认为采用超级电容时总希望能维持充电态越久越好,不希望自动放电导致电力流失。

4.MIT发现新型可导电海绵状MOF材料

美国麻省理工学院MIT首次发现了具有导电性的金属-有机框架化合物MOF材料(metal-organic frameworks),海绵状微观结构的新型MOF材料具有极高的储能密度,有望能够成为新一代超级电容/电池技术的核心材料。可取代目前以碳纳米管材料为基础的超级电容器,碳纳米管材料的制备条件非常严苛,成本高昂。

该研究成果的论文已经刊载在最新的《自然材料》学术期刊上。

5.荷兰开发新锂电池技术:采用纯硅阳极 电池容量增加50%

荷兰能源研究中心(Energy research Centre of the Netherlands;ECN)开发出新的锂电池能量储存技术,据称可让充电电池增加50%的储存容量。

该技术采用纯硅阳极,取代了锂离子电池传统上所使用的石墨阳极,从而使锂离子电池的组件储存容量增加了10倍,整个电池的储存容量则提升了50%。然而,采用硅晶的问题在于当电池充电时会随之膨胀,使得组件的尺寸增加三倍,而可能使硅层变脆,并导致电池材料碎裂。

ECN使用以等离子为基础的钠米技术,将硅柱排列在铜箔上,从而为可能发生的膨胀现象创造足够的空间,让电池得以保持稳定。

6.高性能石墨负极材料:中空碳微球

近日北京理工大学的Xinyang Yue等人基于介孔碳技术开发了一种微孔-介孔中空碳微球锂离子电池负极材料,该材料的比表面积高达396m2/g,该材料不仅具有高容量特性,并且具有良好的循环性能,在2.5A/g的电流密度下,循环1000次仍然保持530mAh/g的比容量。该材料的倍率性能也十分让人震惊,在60A/g的电流密度下(约为100C),该材料比容量仍然可达180mAh/g。

目前该材料最大的问题是制备成本过高,振实密度偏低,难以商业化应用,而材料的首次不可逆容量过高的问题,可以通过负极补锂等技术进行解决。目前该方法还仅仅停留在实验室水平,还需要进一步研究,降低成本,提高材料的性能。

7.德国车载液流电池有望投产 挑战动力锂电池?

据美国媒体10月21日消息,德国初创公司Nano Flowcell研发的液流电池技术很可能投产。Quantino配备4个轮内发动机,功率达109马力。据报道,该车能在5秒内从0加速至100公里 /小时。该公司目前正测试两款原型车,并已经在德国注册。

8.掺杂碳纳米管片 新型锂电池受损后可自我愈合

据报道称,研究人员开发了一种新型锂离子电池,即使受损后,它也能迅速"再生",恢复对外供电。发表在《Angewandte Chemie》上的论文称,新一代电池利用一系列掺有聚合物的碳纳米管片,在电池受损时不止会阻止泄露,还使"创伤面"能自我愈合。

研究人员认为自愈合电池可以用于可穿戴设备--尤其是有时可能受损的可穿戴设备。新型电池还处于试验阶段,因此要应用在Fitbit健身手环或Apple Watch等可穿戴设备中还需要一段时间。

9.高容量锂电正极材料:多壳金属氧化物

目前,锂离子电池发展所面临着一个主要问题在于:相比于负极材料,正极材料的容量普遍偏低。V2O5由于具有较高的理论容量,被广泛视为一种具有前景的锂离子电池正极材料。

近日,中国科学院大学的王丹教授团队报道了一种利用碳微球作为模板,基于金属阴离子吸附机理制备的中空多壳层V2O5微球。研究者通过控制前驱体浓度、吸附温度、吸附时间、溶剂和热处理过程这五种不同的参数,制备了一系列不同结构的V2O5空心微球虽然不同的方法可能会得到相似的结构,例如多腔空心微球及双壳V2O5空心微球,但不同方法制备的三壳V2O5空心微球却有所不同。

随后研究者将所制得的三壳V2O5空心微球作为锂离子电池正极进行电化学性能表征,研究发现,这种多壳层的V2O5中空微球在1000 mA g-1条件下首次比容量高达447.9 mAhg-1,且循环100次后,比容量保持在402.4mAh g-1。显著高于其他V2O5空心结构。

这种多壳层金属氧化物中空微球正极材料显著地降低了正负极材料之间容量的差距,为下一代锂离子电池的发展开创了一个新的渠道。相关研究成果在线发表于知名期刊Nature Energy上。

10.伦敦帝国理工学院开发出无人机无线供电技术:以线圈取代电池

多数基于机载电池的多轴无人机,其单次充电后的续航通常难以超过30分钟,这极大地限制了它们的能力。不过,伦敦帝国理工学院的科学家们,已经开发出了一款无需电池和送电线缆的新型无人机,因为它能够在空中无线摄取飞行所需的能量。

帝国理工学院表示,这是他们首次为飞行中的无人机提供无线能源。尽管目前只适用于10CM(3.9英寸)的距离,但今后有望极大地拓展其应用范围。

这些成果中,有多少可以在不久的将来,或者很久将来实现呢?亦或者,迟迟未能再有进展,然后被抛弃呢?让我们拭目以待吧!

关键字:锂电池  石墨烯  电极材料  负极材料  无线充电

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/article_2016110716420.html
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