電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
前不久剛剛結束的2018中國電動車百人會論壇，又一次將新能源汽車、動力電池、充電設施推上熱點，國家信息中心副主任徐長明在演講中講到，要大規模的擴展新能源汽車的市場，非得處理用戶的痛點。而據國家信息中心開展的針對1000多個新能源汽車用戶的調研結果，用戶不滿意的地方，主要聚集在兩個方面，一是續駛里程不夠長，二是充電時間長，還有充電不方便。由此可見，制約新能源汽車全面發展的瓶頸，仍在于電池技術，包括決定續駛里程的儲電量，以及縮短充電時間的快充技術。
國內外都看到了這一點，在新能源電池的追逐賽上，誰率先奪取了技術高點，就能引領包括新能源汽車在內的多行業變革。有的聚力于研發新電池，有的致力于提升快充技術，不斷的有成果被研發出來，于是乎，小編也不厭其煩的盤點了一下，近期都是什么研究成果呢？
1梁逵教授團隊：在鋰電池材料范疇獲進展
1月23日，據消息稱，梁逵教授團隊碩士研究生文曉峰研究發現采用九水硝酸鋁溶液對富鋰錳正極材料解決并煅燒后，可以把它的表層層狀結構轉變為尖晶石結構，并在尖晶石結構外包覆一層氧化鋁。
尖晶石結構具有3D鋰離子運輸通道，大大提高了鋰離子的傳導速率，從而提高材料的倍率性能；同時氧化鋁包覆層可以隔絕活性材料與電解液的筆直接觸，避免了電解液對活性材料的損害，提高循環性能。這種解決辦法工藝簡單，對設備要求低，可以同時提高富鋰錳正極材料的倍率性能和循環性能。經過改性解決后，富鋰錳正極材料在250mA/g的電流密度下放電容量可高達240mAh/g，在1250mA/g的大電流下放電容量仍能達到190mAh/g。
2浙大科研團隊：充電1.1秒的石墨烯-鋁電池
1月3日，浙江大學高分子科學與工程學系高超團隊正式宣布，一種新型石墨烯-鋁電池誕生了！該電池的正極為石墨烯薄膜，負極為金屬鋁，只需在1.1秒鐘，就可以完成充電。
不僅如此，該電池還可以在零下40攝氏度到120攝氏度的環境中工作，在零下30攝氏度的環境中，這種新型電池能實現1000次充放電性能不減，而在100攝氏度的環境中，它能實現4.5萬次穩定循環。
它在25萬次充放電循環后依舊可以保持91%的容量。也就說，該電池在每天均勻充電十次的情況下，也能使用到70年。此外，這種新型電池，即便是被你彎折一萬次，其容量也完全保持；而且，就算你把電芯暴露于火焰中也不會起火或爆炸。
3哈工大：鋰電池研究取得緊要進展
日前，哈工大化工與化學學院陳剛教授率領的能量轉換材料團隊，率先提出將二維納米流體結構引入氧化鈷負極材料來提高材料的倍率性能，通過簡單的溶膠凝膠法制備了陰離子基團表面修飾的納米片，這些修飾的基團促使納米片組裝成能夠自支撐的層層堆疊結構。
納米片層的間距稍小于鋰離子德拜長度的二倍，可以為鋰離子的傳輸提供二維流體通道。通道內壁的負電基團會選擇性吸引鋰離子，排斥負電離子，加速鋰離子的傳輸。通過電化學探測發現，流體通道納米片的離子電導率比塊體材料增大幾個數量級，電池的倍率性能得到大幅度提高。
4美國西北大學：褶皺石墨烯
1月22日，據外媒稱，美國西北大學研究者們發現褶皺粒狀石墨烯可以用于加強鋰離子電池的充電性能特性，克服一些鋰離子電池的缺陷。
當電池充電時微觀鋰纖維會在電極表面積累，當他們分散時支狀晶體最終會導致短路，因此研究者采用了3D納米石墨烯材料來加強表現，戒備支狀結晶現象的形成。西北大學的研究團隊發現，通過對納米石墨烯進行褶皺工藝的出產，會大幅增加鋰離子電池的儲電性能，而且能夠戒備鋰形成支狀結晶。大幅提高鋰離子電池的充電性能。
5美國能源部：活性聚合物電解質粘合劑
1月22日，據外媒報道，美國能源部旗下美國勞倫斯伯克利國家試驗室設計了一款活性聚合物電解質粘合劑，可調節鋰硅電池內的關鍵離子傳輸過程，還能從分子層級顯示其功能運轉原理。而這種聚合物粘合劑還可使電容量翻一番，即使在高電流密度下放電上百次也同樣如此。
6美國科學家：鋰鐵氧化物充電電池
據外媒報道，阿貢國家試驗室的研究人員與美國西北大學的沃爾弗頓小組開展合作，共同研發了鋰鐵氧化物充電電池。相較于常見的鈷酸鋰離子電池，其鋰離子的移動量更大，這是由于其電容量較大，從而延長電動車的續航時間。
沃爾弗頓試驗室的研究團隊在一般鈷酸鋰離子電池的基礎上提升其性能，主要運用了以下兩種新策略：用鐵元素替代鈷元素、迫使氧元素參與化學反應。研究團隊用鐵元素替代鈷元素，因為鐵元素是化學周期表中價格最便宜的一款金屬元素。隨后，通過運算，他們發現了鋰、鐵及氧離子的正確平衡配比，使氧離子與鐵離子能同時推動可逆反應，不會引起氧氣脫出。
更緊要的是，該款電池一開始就有4個鋰離子，而非1個，將提升電池的容量。而鐵與氧將驅動電池發生反應，實現四個鋰離子在電池陽極與陰極間的往復移動。
7俄科學家：提高鋰電池容量和快充放電
1月3日，據外媒報道，俄聯邦研究中心“俄科院西伯利亞分院克拉斯諾亞爾斯克科學中心”下屬的基連斯基物理所與西伯利亞聯邦大學和國家研究型技術大學“莫斯科鋼鐵合金學院”的科學家提出，使用石墨烯與單層二硫化釩薄膜的化合物作為鋰電池的陽極材料，將使電池的容量和充電-放電速度得到提高。
俄科學家研制的復合材料是由兩種異質層（石墨烯和二硫化釩）組成的二維結構，這種薄片的厚度約莫為1納米。研究證實，不僅可以把鋰離子限制在該材料的表面上，而且還可以約束在層間的空間里，最終結果導致材料的高比容量。
8國軒高科：全新鋰離子電池能量密度302Wh/Kg
日前，國軒高科公開表示，其已經成功研發出能量密度高達302Wh/Kg的三元811軟包電芯，計劃在2019年開始建設新產品加工線。
此前國軒高科承接了國家科技部的300Wh/Kg高能量密度電池專項課題，目前該項目進展順利，新技術也將在將來逐步實現商業化使用。
除了國家專項課題之外，國軒高科還解析了其在磷酸鐵鋰離子電池以及將來發展戰略方面的規劃。據解析，國軒高科已經使用自主開發磷酸鐵鋰正極材料加工2131高能量密度圓柱磷酸鐵鋰離子電池，能量密度達到170Wh/Kg的水平。
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