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电池电示仪

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电池电示仪相关的资讯

  • 电弛观察:电池气体内压测试与固态电池安全技术
    传统锂电池内的气体释放通常是由高度电解的阴极分解和SEI的形成和分解引起,对电池安全构成极大威胁,会导致电池膨胀、变形、热失控等安全危害。由于固态电池采用固态电解质取代了传统的液态电解质,在消除传统锂电池的安全焦虑方面,人们对固体电池有很高的期望。 那么是不是固态锂电池就不会有内部产气和压力升高的顾虑了呢? 德国卡尔斯鲁厄理工学院的Timo Bartsch等人研究了一种基于β-Li3PS4固体电解质和富镍层状氧化物阴极的典型全固态电池的产气行为。研究显示,在45°C时,Li/Li+在4.5 V以上电位时检测到明显的氧气和二氧化碳产气。 中科院物理所聂凯会等人对PEO基固态电池体系,结合实验和计算系统地研究了其在高电压状态下的产气行为,发现了尽管PEO基聚合物电解质的电化学窗口只有3.8V,但是单纯PEO电解质直到负载电压达到4.5V时才开始出现明显的产气分解的行为。 以上研究说明固态电池同样存在电池内部产气并产生内部压力的问题, 因此对固态电池的产气行为和内压研究同样重要。 电弛的解决方案2023年,武汉电弛新能源有限公司研发团队经过技术攻关,成功推出了DC IPT原位气体内压测定仪,为锂电池测试提供了全新的解决方案。该产品方案得到了行业内先进企业的认可,其具有以下优点: (1)直接穿刺,精准测量大道至简,摒弃“间接法”测量方式,采用类似于外科穿刺方式,直接对锂电池内部气体及压力进行取样和测量。通过锂电池穿刺取样这种直接测量方法,可以快速获取真实、准确的数据,从而极大地提升检测质量效率。这种直接测量方法的实现原理是,利用专门设计的密封穿刺装置在电池表面制造一个局部密封的小孔,然后将电池内部气体导出到测量探头,直接测量电池内部的压力或进行进一步的气体成分分析。这种测量方式不仅可以避免系统漏气而产生的误差,还可以实现对不同类型锂电池(如软包电池、方形电池、圆柱电池等)的快速取样。 (2)气体采样,兼容并包“间接法”测量的另一大弊端在于其兼容性。由于这种方法只能针对特定类型的锂电池进行测量,这无疑增加了测试成本和时间。为了解决这一问题,我们开发了一种全新的锂电池气体采样接口,该接口具有广泛的兼容性,可以同时测量不同类型的锂电池,包括软包电池、方形电池和圆柱电池等。这一创新性接口的设计与开发基于我们对电池内部气压监测的深入理解和多年的专业经验。通过这种新型气体采样接口,我们可以快速、准确地获取各种类型锂电池的气体内压数据,从而更好地评估其安全性能。这种兼容并包的测量方式不仅提高了测试效率,也降低了测试成本和风险。① 兼容性强:DC IPT创新性地引入了“锂电池气体采样接口(GSP)”这一技术,类似于广泛使用的Type-C接口,实现了不同品牌和类型电池测试的兼容性和互换性。DC IPT锂电池气体采样接口(GSP)打破了传统测量方法的局限性和弊端,可同时进行软包电池、方形电池、圆柱电池的测试,无需因不同类型的电池更换不同的测量设备或方法。② 高效便捷:用户无需在不同的测量设备之间切换或等待适配,提高了测试效率,降低了时间和人力成本。③ 数据准确:采用先进的测量技术和算法分析,确保数据的准确性和可靠性。④ 高重复性:由于采用了标准化的接口设计和测量流程,保证了测量结果的可重复性和一致性,有利于结果的比较和分析。 (3)网络接口,云端数据数据也是生产力,高效率的信息传递可以提升企业测试效率,对每块电池的质量状态做出快速预判。为了满足这一需求,DC IPT预设网络接口,实现了数据联云上网,以及与其他测试设备或系统进行数据交互和共享。这使得企业可以构建一个完整的电池测试和管理系统,实现对电池测试数据的全面管理和分析。用户可以跨平台(PC 、手机、Pad等)访问每块电池的气体内压测试数据,掌握质量情况。 (4)多通道定制,高通量测试在电池测试中,通道数量是衡量设备测试能力的重要指标之一。单台设备的通道数量越高,可承载的测试容量就越大,高通道带来的经济优势,不言而喻。DC IPT标准款为8通道设计,可以大大提高测试效率,降低测试时间和成本。也可以根据客户需求,定制设计更多通道提高测试通量,使得设备可以适应多种测试场景和需求,具有更强的灵活性和可扩展性。无论是大型企业还是研究机构,都可以根据自身的测试需求和规模,选择适合的通道数量和配置。此外,DC IPT的多通道设计还具有优秀的稳定性和可靠性。每个通道都采用了独立的测量电路,确保了测试的准确性和一致性。 参考文献Increasing Poly(ethylene oxide) Stability to 4.5V by Surface Coating of the Cathode. DOI: 10.1021/acsenergylett.9b02739Gas Evolution in All-Solid-State Battery Cells. DOI: 10.1021/acsenergylett.8b01457
  • 锂金属电池保护薄层 可提高电池效率并允许冷充电
    p 据外媒报道,宾夕法尼亚州立大学研究团队表示,想要开发可靠、快速充电、适宜在寒冷天气下工作的汽车电池,自组装薄层电化学活性分子或将成为解决方案。 /p p br/ /p p img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/70cad0b3-66f1-47a4-989c-f6ad1caabc2a.jpg" title=" 202009011201548733.jpg" alt=" 202009011201548733.jpg" / /p p style=" text-align: center " 锂图片来源:PSU官网 /p p br/ /p p 金属电池是继锂离子电池之后的下一代电池,宾夕法尼亚州立大学机械工程教授、电池和储能技术中心的主要研究人员Donghai Wang说,“这种电池使用的是锂负极,能量密度更高,但存在枝晶生长、效率低和循环寿命短等问题。”研究人员表示,具有电化学活性的自组装单层,可以分解成合适的构成部分,保护锂负极表面,从而解决这些问题。 /p p br/ /p p 这类电池由锂负极、锂金属氧化物正极和电解质构成,其电解质中含有锂离子导电材料和保护性薄膜层。在快速充电或在寒冷的条件下,如果没有保护层,电池中可能逐渐长出锂枝晶,最终会导致电池短路,大大降低电池的实用性和循环寿命。Wang表示:“关键在于调整分子化学,使其能够在表面自我组装。”在充电时,这种单层可以提供良好的固态电解质界面,从而保护锂负极。 /p p br/ /p p 研究人员将这种单层膜沉积在薄铜层上。在电池充电时,锂撞击单层并分解形成稳定的界面层。部分锂与剩余的层体一起沉积在铜上,原层分解的部分在锂上面进行重组,从而保护锂,防止生成锂枝晶。 /p p br/ /p p 据研究人员介绍,利用这项技术,可以提升电池的存储容量,增加充电次数。Wang说:“这项技术的关键在于能够在需要的时候及时形成一层膜。这种膜可以分解并自动转化,然后留在铜上并覆盖锂表面。这种技术可以应用于无人机、汽车或一些水下低温应用的小型电池中。” /p
  • 新技术实现电池快速充电 手机电池只需10秒
    新华网专电 美国麻省理工学院两名材料专家宣布,他们开发出制造充电电池的新技术,可以大幅缩短手机和汽车的充电时间。 两名专家在英国《自然》杂志上发表报告说,利用这种新技术制造的手机电池可以在10秒钟内完成充电,汽车电池可在5分钟内充好电。 现阶段广为应用的磷酸锂电池可以储存大量电能并平稳释放电能,但是不能在瞬间大量释放或获取电能。研究人员通常认为,这种情况缘自带电锂原子和电子共处时,在电池材料中活动太缓慢。 麻省理工这两名专家说,问题根源其实在于如何使这些带电锂原子进入能够将它们与电子分离的极微细通道。 两位专家说,他们的解决方案是利用一个磷酸锂涂层,这个涂层像一个“专用车道”,可以将带电锂原子导入极微细通道,使它们可以迅速到达终端。 法新社11日报道,这一技术由美国政府资助开发,已有两家公司获得生产许可。 麻省理工学院说,由于这项技术不需要新材料,只是改变制造电池的方法,所以用两年到三年时间就可以将这项技术市场化。
  • 2024固态电池元年,安全是关键,电弛电芯原位产气如何解
    2024年,被誉为固态电池元年。随着新能源汽车市场的持续扩大,固态电池作为一种具有高能量密度、长寿命、高安全性的新型电池,逐渐成为未来新能源汽车的主流动力电池。然而,在固态电池的研发和产业化过程中,安全性问题始终是关键因素之一。电芯原位产气作为固态电池安全性问题的重要表现,亟待解决。 固态电池安全性问题1、高温性能固态电池在高温环境下容易出现性能衰退,甚至热失控。高温会导致固态电解质和电极材料发生分解、氧化等化学反应,释放出气体,从而产生内部压力。当压力超过电池壳体的承受能力时,电池可能会发生爆炸。()2、过充与过放过充和过放是固态电池安全性的重要隐患。在过充过程中,电池内部会产生大量的气体,导致电池内部压力升高。而过放会导致电池内部产生锂枝晶,容易引发内部短路,进一步加剧电池的热失控风险。3、内部短路固态电池在制造和使用过程中,可能会出现内部短路现象。内部短路会导致电池局部热量积累,进而引发热失控。此外,内部短路还可能引起电池内部的气体产生和压力升高,增加电池爆炸的风险。 电芯原位产气的原因及解决方法原位产气的原因电芯原位产气是指在电池充放电过程中,由于电极材料、电解质或其它电池组件的化学反应,导致电池内部产生气体的现象。原位产气会降低电池的性能,增加电池内部压力,甚至引发热失控。固态电池中原位产气的主要原因包括:(1)电极材料的热分解:在充放电过程中,电极材料可能会发生分解反应,产生气体。(2)电解质的热分解:固态电解质在高温或高电压环境下,容易发生分解反应,产生气体。(3)电池组件的化学反应:电池内部的其他组件,如隔膜、粘结剂等,也可能会发生化学反应,产生气体。 (锂电池的内部产气原因) 解决方法为了解决电芯原位产气问题,可以从以下几个方面进行优化和改进:(1)优化电极材料:选择稳定性好、耐高温的电极材料,减少电极材料的分解反应。同时,对电极材料进行表面修饰,提高其结构稳定性。(2)改善电解质:选用具有高离子导率、低界面阻抗的固态电解质,提高电池在高温或高电压环境下的稳定性。此外,可以开发新型固态电解质,如聚合物、硫化物等,以提高电解质的化学稳定性。(3)优化电池结构:设计合理的电池结构,如采用柔性电极、三维导电网络等,以降低电池内部的应力集中,减少内部短路的风险。(4)严格制造工艺:在电池制造过程中,严格控制工艺参数,如温度、湿度等,以降低电池内部产生气体的可能性。 2024年是固态电池元年,安全性问题成为关键因素。电芯原位产气作为固态电池安全性问题的重要表现,亟待解决。通过优化电极材料、改善电解质、优化电池结构和严格制造工艺等方法,可以有效降低电芯原位产气的风险。然而,固态电池安全性问题的解决仍需要持续的技术创新和产业化推进。未来,我国应继续加大研发投入,推动固态电池技术走向成熟,为新能源汽车产业的可持续发展提供有力支撑。 电弛GPT-1000S 解决方案 电弛DC GPT-1000S 解决方案,通过特殊设计的GSP采气装置,可从软包电池、方壳电池、圆柱电池直接将电池产气已入到产气体积测量装置。该产气体积测量装置采用超微量气体流量测量技术,可原位、实时、在线、连续地监测电池的产气行为,包括产气量和产气速率等参数。其原理是为由于气体进入特定的介质中,介质分子与气体分子之间的相互作用破坏了介质表面的力平衡,使介质表面张力减少,从而在介质中形成微小气泡。由于该介质具有惰性与电池内产生的气体不发生反应,其形成的气泡可等同于电池产气体积。然后通过光学,超声波,电磁等传感器测量气泡,即可得到产气量。相较于传统的Jeff Dahn法(基于阿基米德浮力原理)、理想气体状态方程计算法等方法,本设备可直接测量微量产气的体积数据(μL),无需数据转换或换算,数据直接、结果精准、重复性高。且测量后的气体尾气可直接进行收集或直接串联GC、GC-MS、DEMS等多种气体成分分析设备,实现产气体积测量和成分分析联动测试,为材料研发和锂电池电芯产气机理的分析研究提供了真实可靠的数据支持。 (计量认证与方法验证) (定制集成化系统多因子耦合测量方案)
  • 锂电遇上钠电!天目湖固态电池&第二届全国钠电池研讨会在溧阳召开
    仪器信息网讯 2023年2月23日,2023年“电动中国”系列论坛——“第二届全国钠电池研讨会”以及“天目湖先进电池产业创新论坛暨固态电池研讨会”同期在江苏溧阳召开,两场会议为期两天,吸引千余位新能源领域专家学者、企业家代表等参会,共同探讨纳电池、固态锂电池焦点问题与前沿技术。开幕式现场中科院物理所李泓研究员主持开幕式溧阳市委书记叶明华致辞工业和信息化部产业发展促进中心副处长刘嘉致辞中国汽车动力电池产业创新联盟理事长董扬致辞中国硅酸盐学会常务理事、固态离子学分会理事长温兆银致辞 中科海钠总经理李树军宣布推出首批三款纳电电芯新品开幕式上,中科海钠举办了以“海钠百川共蓄未来“为主题的产品发布会,中科海钠总经理李树军宣布推出NaCR32140-ME12圆柱电芯、NaCP50160118-ME80方形电芯及NaCP73174207-ME240方形电芯三款产品。面向市场主流需求,此次首批推出三款电芯产品,具有长寿命、宽温区、高功率等优势,可实现规模化量产。中科海钠正与多家行业头部企业推进合作,此次推出的钠离子电池产品将在两轮车、乘用车、商用车、家庭及工商业储能、规模储能等领域得到广泛应用。思皓新能源与中科海钠联合打造的行业首台钠离子电池试验车公开亮相随后,天目湖先进电池产业创新论坛暨固态电池研讨会、第二届全国钠电池研讨会分别召开,以下为天目湖先进电池产业创新论坛暨固态电池研讨会会场部分会议报告摘要,以飨读者。报告嘉宾集锦(一)科技部高技术研究发展中心技术总师史冬梅以“主要国家和地区电池技术和产业发展态势”为题,分享了美国、欧盟、日本、韩国等主要国家和地区先进电池技术和产业发展态势,并提出对我国电池领域发展的启示及政策建议。中国第一汽车集团有限公司电芯开发主任别晓非以“新能源汽车硫化物全固态电池应用展望”为题,从消费者真实用车习惯和产品体验出发,分析近期硫化物全固态电池技术性能水平与实际需求之间的差距,并提出商业化落地的技术突破方向。东风汽车集团有限公司刘敏博士以“‘芯’时代下,固态电池技术与产品定义的思考”为题,介绍了东风公司以固态电池技术领域为切入,打造东风固态电池原创技术策源地,解决了电池供应不稳定、成本高、整车性能优势不明显等难题。浙江锋鲤新能源科技有限公司总经理许晓雄以“固态理电池材料与电池技术开发进展”为题,介绍到,混合固液电解质锂电池是高必能高安全动力锂电池的重要发展方向,全固态锂电池在动力领域的应用暂未看到规模应用希望。中科院物理所研究员、北京卫蓝新能源科技有限公司首席科学家李泓以“长寿命固态电池技术探讨”为题,讨论了混合固液电解质电池和全固态电池实现同时具备高能量密度、长循环寿命、高安全性等目标的一些可能性。溧阳储慧智能软件科技有限公司总经理曾伟国以“新能源电池行业一站式数智创新平台”为题,介绍了该平台运用数据帮助研发环节智能化解决研发困局,促进成本改进并持续落地,加速固态电池实现真正的产业化和大规模应用。上海交通大学陈立桅教授以“面向固态电池的材料创新”为题,介绍了其团队研发的高面电导复合固态电解质、界面胶水、可溶性正极电解质和高性能固态锂金属电池等工作。中国科学院上海硅酸盐研究所研究员温兆银以“固态电池材料与技术研究进展”为题,介绍了与固态电池相关的各种类型固体电解质材料、电极及电池内界面的研究工作进展,以及通过各种复合和修饰策略对固态电池性能所实现的提升效应。报告嘉宾集锦(二)COMSOL (中国) 技术经理施翀以“多物理场仿真助力固态电池研发”为题,分享了多物理场仿真在固态电池研发中的应用,并介绍不同类型电池的仿真分析方法。中国科学院化学研究所研究员曹安民以“电极材料表面纳米层构筑及功能”为题,介绍了课题组相关研究进展,研究聚焦于电极材料表面层结构的精准调控,探讨电极材料的失稳机制及稳定途径,以获得具有大规模应用前景的稳定工艺及电极材料。北京工业大学郭现伟副教授以“锂离子固态电池关键材料与界面研究”为题,介绍了课题组在固态电池关键材料如正极材料和新型固态电解质方面的研究进展,并介绍原位固化方法来提升固态电池中面临的界面的问题。电子科技大学李晶泽教授以“金属锂及锂合金负极的研究进展”为题,综述了该课题组最近在锂及锂合金负极方面的研究进展。溧阳天目先导电池材料科技有限公司先进材料事业部总经理陆浩以“高能量密度固态电池关键材料--硅基负极与固态电解质”为题,介绍了公司硅基负极材料和固态电解质材料的开发背景、技术发展历程、未来技术路线、产品参数和性能、市场应用情况等。中国科学院宁波材料技术与工程研究所姚霞银研究员以“基于硫化物固体电解质全固态理硫电池”为题,探讨了硫化物固体电解质目前面临的诸多痛点以及对全固态锂二次电池的展望。北京化工大学教授周伟东以“聚合物基固态电池关键材料开发”为题,介绍了课题组提出的“多层复合固态电解质”结构设计,不仅可以有效改善锂金属和固态电解质之间的界面接触,还可以扩大固态电解质的稳定电压窗口,实现柔性的高电压固态锂金属电池的稳定循环。国联汽车动力电池研究院创新事业部副总经理杨容以“新型含卤素类固态电解质研究”为题,介绍了国联研究院在含卤素基固态电解质的基础上,通过结构调控、阳离子掺杂、双卤素协同作用等系列手段,开发出新型具有高离子导的卤化物电解质材料,实现与高电压正极和金属鲤负极的匹配,同时材料成本大幅下降。圆桌论坛环节答疑互动最后的圆桌论坛环节,围绕“全固态锂电池相对于液态锂离子电池,是否有足够的的不可替代的优势,它的出现能否更好的解决安全性问题和里程焦虑?”“报道称,LG放弃全固态,这是否意味着全固态电池商业化短期内看不到希望?中国能否后发先至?”、“原位固态化技术的意义和优势是什么?其主要难点和挑战在哪?”等固态锂电池焦点问题,各位嘉宾与现场参会者开展了讨论。在激烈的讨论声中,会议第一天日程落下帷幕。
  • 电动革命掀起热潮:IPB中国粉体展揭示电芯及电池材料生产的前沿解决方案
    燃油车看“发动机”,新能源汽车看“电池”。锂离子电池作为21世纪新能源汽车产业运行体系中不可或缺的“核心部件”,正极大影响人们的生活。电池原料的选择、浆料的制备过程决定着电池性能的高低。锂离子电池的生产工艺流程主要包括:浆料制备、涂布、辊压、制片、卷绕、注液、化成、分容、测试、包装等。每个工序都会影响电池的一致性及安全性等各项性能指标。浆料制备作为锂离子电池生产的第一步,其重要性不容小觑。目前,在锂离子电池行业中,电极浆料的混料工艺分为湿法混料和干法混料两种。为改善锂离子电池的续航能力不足、电芯一致性差、生产成本高等方面的缺点,研究并制定关于电芯及电池材料的解决方案显得尤为重要。IPB 2023中国粉体展将于2023年7月31日-8月2日在上海世博展览馆举办。新一届展会展馆面积预计达到15,000平方米,200+展商参展,12,000名观众参观,展会规模增扩30%。IPB中国粉体展,作为“为粉体行业提供解决方案的一站式综合服务平台”,今年将举办“IPB中国国际粉体加工及应用论坛”,重点包括“电芯及电池材料生产解决方案专场”。论坛将于2023年7月31日13:00-15:30在展会现场大会论坛区 9001举办,会议专场将邀请布勒,耐驰,琥崧,恩威雅,新帕泰克,申克等“新能源电池”领域的行业知名解决方案专家,为行业同仁提供“电芯及电池材料生产”等解决方案”,分享最前沿的行业资讯,并为现场行业人士答疑解惑。更多演讲嘉宾正在邀请中,更多精彩活动,敬请期待!电芯及电池材料生产解决方案专场时间:2023年7月31日 13:00-15:30地点:大会论坛区 9001主办方:中国颗粒学会、纽伦堡会展(上海)有限公司协办单位:马里亚纳锂电部分专场主题电池匀浆系统的生产与应用湿法超细研磨技术在锂电生产工艺中的应用锂离子电池创新生产工艺锂电池行业固相计量监测解决方案工业在线粒度仪在锂电材料行业的应用探索(* 话题持续更新中,以现场公布为主)主办单位中国颗粒学会纽伦堡会展(上海)有限公司海外支持日本粉体工业技术协会(APPIE)展会联系:廖女士纽伦堡会展(上海)有限公司电话: +86 (0) 21 60 36 12 25传真: +86 (0) 21 52 28 40 11邮箱: jessie.liao@nm-china.com.cn王先生纽伦堡会展(上海)有限公司电话: +86 (0) 21 60 36 12 29传真: +86 (0) 21 52 28 40 11邮箱: Leslie.wang@nm-china.com.cn官网:http://www.ipbexpo.com/IPB 2023 观众预登记 通道IPB中国粉体展 官方微信公众号
  • 大连化物所揭示铁电效应提升太阳电池效率的新机制
    近日,大连化物所太阳能研究部(DNL16)李灿院士、秦炜博士和博士研究生Wajid Ali等在有机铅卤钙钛矿(MHP)太阳电池研究领域取得新进展,揭示了钙钛矿材料非辐射复合与晶格应变之间的关联,并通过调控铁弹应变使太阳电池开路电压接近热力学极限。   李灿团队在研究光(电)催化等太阳燃料合成同时,长期探索太阳电池的新材料和新机制,在有机太阳电池和钙钛矿太阳电池基础科学问题的研究方面也取得重要成果,提出了Dion-Jacobson二维相钙钛矿可以显著提升钙钛矿电池性能和稳定性。原理上,铁电材料的晶格电场可以显著提升光生载流子的分离。本工作利用了MHP相变过程与结晶过程的耦合,通过诱导各向异性的对称性破缺,制备了在室温下稳定存在的钙钛矿铁弹体。在外加电场下,离子晶体的电致伸缩性质会使MHP发生铁弹应变。该工作发现,铁弹应变下MHP中光生载流子的非辐射复合会被显著抑制。通过精细表征铁弹应变下的晶体结构,研究人员建立了MHP的铁弹应变与非辐射复合之间的关联。进一步,该研究结合理论计算揭示了铁弹应变会使畴壁晶胞发生铁电相变,在外电场作用下铁电晶格电场会对齐并形成稳定的电荷分离能力。通过诱导铁弹应变,铁电电场的电荷分离能力可以使得MHP太阳电池的开路电压提升约150 mV,达到1.26 V,接近该材料的热力学极限(1.32 eV)。上述结果为MHP材料的铁电电场形成机制提供了新的关键证据。   相关成果以“Suppressing non-radiative recombination in metal halide perovskite solar cells by synergistic effect of ferroelasticity”为题,发表在《自然—通讯》(Nature Communications)上。该工作的第一作者是大连化物所DNL16的助理研究员秦炜和博士研究生Wajid Ali,其中理论计算工作由北京航空航天大学王建峰博士合作完成。该工作得到国家自然科学基金、国家自然科学基金委“人工光合成”基础科学中心项目、大连化物所创新基金等项目的资助。
  • 可达热力学极限充电速度的“量子电池”
    英国《新科学家》周刊9月10日发表题为《量子电池:可能提供即时电力的奇怪科技》的文章,作者是乔恩卡特赖特。全文摘编如下:我们中的一些人对智能手机、平板电脑和其他数字技术是那么依赖,以至于当它们没电以后,我们的生活几乎停摆。哪怕只有30分钟,我们也很可能会为因充电而损失的时间感到悲伤。如果说这看起来像是一种可笑的反应,那么对于为电动汽车提供动力的电池来说,这个问题就确实需要认真对待了。给这些电池充电通常需要几个小时,这成为交通业——全球最大的温室气体排放行业之一——脱碳的主要障碍。现在,量子物理学可以来拯救我们了。利用亚原子粒子的奇怪行为,量子电池的充电速度要比任何普通设备快得多。量子电池的优点是体积越大,表现就越好。尽管这一概念尚处于起步阶段,但最近的实验演示和一些理论上的进步表明,不间断的便携式电源并非遥不可及。理论局限锂离子充电电池目前的霸主地位归功于其相对较高的容量和相对较长的寿命。事实证明,它的充电速度也比竞争对手快,但也不能太快。给锂离子电池充电太快,则锂离子将不可逆转地粘在正极上,这样一来,电池就变得没用了,甚至可能爆炸。因此,使用锂离子技术的电动汽车充电所需时间可能要比给汽油或柴油车加油的时间长得多。英国《新科学家》周刊9月10日一期封面波兰格但斯克大学的罗伯特阿利基和比利时鲁汶大学的马克凡内斯在不到10年前首次正式提出量子电池的概念时,这些实际问题并不是最重要的。作为理论物理学家,他们感兴趣的是,量子电池的基本概念是否能让人理解困扰物理学家几代人的一个更大问题:为什么少量孤立的粒子的行为与可见物体的行为如此不同?量子世界本质上是不稳定的。看不见时——或者恰当地说,任何方法都无法观测到时——一个粒子就不再具有明确的特性,而是处于叠加状态。它还可以与其他孤立粒子协同作用,一个粒子的状态会立即影响其他粒子的状态,甚至是在远距离之外,这种现象叫量子纠缠。对电池科学家来说,涉及热量、能量等有形的大规模特性的经典理论就可以了。从历史上看,这一理论一直是热力学。热力学在描述发动机、热泵、锅炉、电池和其他常见电源的工作原理方面是无与伦比的。热力学成功的关键是它对单个粒子高度不敏感。大多数实用的系统由大量粒子组成,因此在热力学方案中,处理平均值就足够了。然而,近年来,理论家开始批评这一假设。如果将热力学定律应用于具有量子奇异特性的单个粒子,那么热力学定律是否仍然有效?这个问题的答案是否有助于解释量子世界与经典物理世界之间的过渡?要想找到答案,最好的办法莫过于一种暂时储存能量的设备。对阿利基和凡内斯来说,电池是回答这些问题的潜在试验场,于是两人着手设计一种基于量子规则的电池。优势独特从表面上看,量子电池与普通电池没有太大区别。它由一些更喜欢在低能量状态下存在的“东西”组成,但在需要为某些东西提供动力时也可以被强行置于高能量状态。在量子电池中,这种“东西”就是量子比特。量子比特指的是任何可以同时存在于不同状态叠加中的东西,比如电子、离子、分子或光脉冲。从理论上讲,量子比特由什么构成的并不重要。2013年,阿利基和凡内斯计算得出,随着量子电池中越来越多的量子比特被纠缠在一起,从量子电池中提取的能量将接近热力学极限。换句话说,他们发现,纠缠让电池的容量可以达到经典理论的最大值。事实上,量子物理学甚至可能无法提供阿利基和凡内斯认为可能的热力学极限。2013年晚些时候,西班牙巴塞罗那光子科学研究所的卡伦霍夫汉尼斯扬和其他人证明,只要多次提取,可以从没有纠缠的量子电池中提取同样数量的能量。不过,阿利基和凡内斯的研究的确引发了一种猜疑,即无论热力学极限是什么,量子电池都可能比普通电池有优势。2015年,包括澳大利亚维多利亚州莫纳什大学的卡万莫迪在内的理论家意识到,虽然量子纠缠可能无法提高电池的总提取能量,但它可以提高某种或许更有用的东西:电池的充电速度。为什么会这样,我们要深入探究量子行为的奥秘。普通电池充电时,它实际上必须从低能量状态走向高能量状态。想象就像一个骑自行车的人,沿着一条直线从A到B。能量的缺口越大,行程越长,充电时间就越长。在仅有一个量子比特的量子电池中,情况也是如此。但是,将第二个量子比特与第一个量子比特纠缠在一起,捷径就出现了。两个量子比特协同工作,就能够以更快的速度、更平缓地到达高能量状态。事情不止于此。每增加一个量子比特,原有行程的迂回线路就会被去掉,更快的线路就有可能出现。事实上,莫迪及其同事说,量子电池的充电时间与纠缠量子比特的数量成反比。也就是电池越大,充电就越快。前景可期今年1月,澳大利亚阿德莱德大学的詹姆斯郭和其他人证明了量子电池在实践中的优势。根据意大利技术研究院物理学家绘制的一份蓝图,他们制造了简化版的量子电池,由一种有机染料的分子而不是量子比特组成,虽然不能完全纠缠,但分子都一样,且具有低能量和高能量状态。实验者将这些分子置于两个小镜子之间的一个洞中,并向其发射激光。其结果是,光吸收速度——实际上是整个电池的一次充电——远远超过了每个分子吸收光时可能达到的速度。这个实验有大约100亿个分子,对于量子系统来说数量太多了,但充电能力仅相当于一枚电池的十亿分之一。由于量子充电的优势取决于该系统能否与周围环境隔离,因此包括阿利基和莫迪在内的理论家们怀疑该系统能否有可能扩展至实际用途。莫迪说:“对我们来说,这一理论只是探索时间和能源等基本概念的一个有趣的游乐场。我认为不会有技术上的应用。”其他人则比较乐观,强调隔离问题影响的是所有量子技术,而不仅仅只针对电池。4月,韩国基础科学研究所的科学家开展了进一步的理论研究,研究了量子电池可能的最大充电速度。他们指出,詹姆斯郭及其同事在实验中储存的能量密度与普通铅酸蓄电池的能量密度大致相当。他们说,从理论上讲,未来的量子电池充电速度极快,以至于充电操作几乎无法察觉。对电动汽车来说,我们可以想象一个免下车充电站,一个你甚至不需要停车的充电站。然而,这样的未来可能还很遥远。
  • 德州仪器推出新的电芯监测器和电池包监测器
    近日,德州仪器推出全新的汽车电芯监测器和电池包监测器。这些监测器提供更高精度的测量功能,可更大程度地增加电动汽车 (EV) 行驶时间并实现更安全的运行。   随着电动汽车越来越受到欢迎,先进的电池管理系统 (BMS) 有助于克服阻止电动汽车广泛普及的关键障碍。TI 重点关注克服复杂的系统设计挑战,并为此提供了品类丰富且先进的 BMS器件系列,助力汽车制造商打造更安全、更可靠的驾驶体验并提高电动汽车普及率。   BQ79718-Q1 电芯监测器和 BQ79731-Q1电池包监测器是 TI 丰富的BMS系列中的全新产品。BQ79731-Q1和BQ79718-Q1在测量电池电压、电流和温度方面提供了出色的准确度和精度,可有效确定车辆的真实续航里程、延长电池包的整体寿命并提高其安全性。   "汽车制造商的目标是尽可能延长电动汽车的续航里程,而准确的荷电状态估算对于实现这一目标至关重要。"TI BMS 总经理 Sam Wong 表示:"我们的全新器件大幅提升了电压和电流的测量精度,可让汽车制造商对准确预估电动汽车的真实续航里程充满信心。"   TI 将在 CES 2023 展示其 BMS 技术,包括全新的 BQ79718-Q1 电芯监测器和 BQ79731-Q1电池包监测器。   凭借出色的测量精度,有效延长续航里程   随着消费者们转向购买电动汽车,电池电压的测量准确度和精度对消费者的驾驶体验至关重要。即使细微的温度变化也能对电动汽车的续航里程产生重大影响;特别是寒冷的天气,对电池电压范围影响的幅度可高达 40%。这些变化会为电池电压和预期的电动汽车续航里程造成相当大的不确定性。   借助 BQ79718-Q1电芯监测器,汽车制造商可以进行高性能的电池电压测量(精度可达 1mV),从而更大限度地延长电动汽车的真实续航里程;借助 BQ79731-Q1电池包监测器,电池包电流测量的精度可达 0.05%。这些创新可在单节电池和电池包中准确测量电池荷电状态和运行状况,有效地反映真实的剩余里程并提升对电动汽车电池寿命的信心。   通过电池包电压和电流同步,提升对荷电状态的估算   此外,出色的电压和电流同步功能 (64µs) 可提供电池运行状况的实时快照,实现对电池包电源的瞬时监测。这一级别的同步可支持电化学阻抗跟踪分析,让您深入了解电池内核温度、电池老化和电池荷电状态。阅读技术文章"如何为高级 EV 电池管理系统设计智能电池接线盒"了解更多。   借助丰富的BMS系列产品,实现更高的安全性和性能   BQ79718-Q1 电芯监测器与之前市面上的任何电芯监测器相比,可提供符合汽车安全完整性等级 (ASIL) 要求的更出色的测量精度(主要路径、冗余路径和残余误差查找),方便汽车制造商对车辆电池包进行充电和放电。   BQ79718-Q1 电芯监测器和 BQ79731-Q1 电池包监测器均属于 TI 的高精度电池监控器和均衡器产品系列。此外,该系列还包括 BQ79600-Q1 SPI/UART 通信桥接器件,可使用单独的通信协议实现快速稳定的菊花链通信。   新品进一步丰富了TI 的BMS 系列产品。TI 的BMS 系列产品还包括用于无线 BMS 的 CC2662R-Q1 无线微控制器 (MCU)、TPSI3050-Q1 隔离式开关驱动器和 TPSI2140-Q1 隔离式开关器件。TI 还提供 BMS 设计套件,其中包括参考板、仿真器和汽车开放系统架构复杂器件驱动器。   TI 始终致力于推动汽车电气化发展,帮助汽车制造商优化车辆性能、加快开发速度,并创建更安全、更可靠且性价比更高的电动汽车。
  • 可循环充电超万次锰氢气电池问世
    p style=" text-indent: 2em " 随着可再生能源开发利用规模的不断扩大及智能电网产业的迅速崛起,储能技术的重要性日益凸显。记者7日获悉,由美国斯坦福大学崔屹教授领衔的研究团队介绍了一种可循环充电1万次以上的锰氢气电池,可实现10年以上的稳定性能。该成果发表在《自然· 能源》上。 /p p style=" text-indent: 2em " 据该成果的第一作者、美国斯坦福大学材料科学与工程学院的陈维博士介绍,他们发明的锰氢气电池使用高表面积的碳作为正极集流体,易溶于水的硫酸锰盐作为电解液,由催化剂控制的氢气作为负极。该电池从设计、充放电原理、测试方法和性能上都有别于以往任何水系电池。 /p p style=" text-indent: 2em " 成果显示,锰氢气电池具有非常优异的电化学性能,比如稳定的放电电压1.3伏,高倍率的放电电流100mA/cm2,大于1万次的稳定循环,以及较高的质量能量密度139Wh/kg和体积能量密度210Wh/L。而且,该电池很容易放大用于大规模储能。 /p p style=" text-indent: 2em " 大规模储能是实现可再生能源普及应用的核心技术。现有的大规模储能技术(如抽水储能、压缩空气储能)以及各种蓄能电池(如锂离子电池、钠硫电池、液流电池)等均存在不同的问题,远不能满足大规模储能廉价、安全、高能量密度和高稳定性的要求。崔屹表示:“锰氢气电池的发明将对大规模储能的格局产生重要影响,进一步缓解由传统化石能源带来的严重碳排放和空气污染。” /p
  • 【会议通知】固态十大焦点问题解答&天目湖先进电池产业创新论坛暨固态电池研讨会
    —2月23-24日中国-溧阳—天目湖先进电池产业创新论坛暨固态电池研讨会 参会联系人史女士:18115066088(参展联系人)周先生:18151976268(参展联系人)邢女士:18961291736(参会、发票、住宿对接人)如申请参会请填写左方二维码 论坛信息论坛时间2023年2月23-24日论坛地点江苏溧阳天目湖豪生大酒店组织机构l 指导单位工业和信息化部产业发展促进中心溧阳市人民政府长三角物理研究中心l 主办单位江苏省溧阳高新技术产业开发区管理委员会天目湖先进储能技术研究院江苏省储能行业协会中国汽车动力电池产业创新联盟固态电池分会北京清洁能源前沿研究中心江苏省储能材料与器件产业技术创新战略联盟 l 赞助单位赛默飞世尔科技(中国)有限公司溧阳储慧智能软件科技有限公司上海微纳国际贸易有限公司林德(中国)投资有限公司康模数尔软件技术(上海)有限公司牛津仪器科技(上海)有限公司上海交通大学绍兴新能源与分子工程研究院广东光华科技股份有限公司深圳市科晶智达科技有限公司上海米开罗那机电技术有限公司天津三英精密仪器股份有限公司深圳市新威尔电子有限公司合肥科晶材料技术有限公司博亿(深圳)工业科技有限公司威格科技(苏州)股份有限公司北京并行科技股份有限公司苏州易拓联国际贸易有限公司天美仪拓实验室设备(上海)有限公司苏州越视精密仪器有限公司瑞士万通中国有限公司深圳市迪斯普设备有限公司徕卡显微系统(贸易)有限公司广东欧科空调制冷有限公司杭州蓝固新能源科技有限公司东莞市琅菱机械有限公司咸阳科源新材装备有限公司深圳市泰能新材料有限公司苏州鸿昱莱机电有限公司复纳科学仪器(上海)有限公司复阳固态储能科技(溧阳)有限公司荷兰IVIUM艾维电化学(天津德尚科技有限公司)上海荆谱若科技有限公司天目湖先进储能技术研究院中科海钠科技有限责任公司北京卫蓝新能源科技有限公司l 合作媒体environmental advances、储能科学与技术、电化学期刊、电源技术杂志、高低温特种电池、金属空气电池、锂电联盟会长、锂电新能源、锂想生活、连线新能源、纳米materials、能源学人、石墨时讯、无人机、新材料资讯、新能源情报局、新威、伊曼如歌、仪器信息网、中国颗粒学会 组织委员会名誉主席:陈立泉 执行主席:温兆银,李泓组织委员会主席:李泓委员(按姓名首字母排序):薄首行、别晓非、曹安民、曾伟国、陈立桅、崔光磊、郜明文、关敬党、金東規、李泓、李晶泽、刘敏、刘张波、陆浩、史冬梅、王建涛、王尊志、尉海军、吴凡、夏晖、徐吉静、许晓雄、阳如坤、杨全红、姚霞银、易昊昊、赵伟、周伟东报告日程 固态十大焦点问题圆桌讨论期间邀请资深专家进行解答1、全固态锂电池相对于液态锂离子电池,是否有足够的的不可替代的优势,它的出现能否更好的解决安全性问题和里程焦虑?2、适合固态电池的电芯构型是什么?圆柱、软包和方壳?制造工艺选择叠片还是卷绕?制备极片选择干法还是湿法?3、有报道称,LG放弃全固态,这是否意味着全固态电池商业化短期内看不到希望?中国能否后发先至?4、原位固态化技术的意义和优势是什么?其主要难点和挑战在哪?5、为克服锂资源瓶颈,发展固态钠离子电池是否可行?固态钠离子电池相比于固态锂离子电池,可能有哪些优势和不足?6、硫化物全固态电池量产必须引入哪些新的制备技术和装备,大规模制造有哪些挑战?制造成本是否可以接受?7、目前硫化物全固态电池能量密度最高达到什么水平?循环性能达到什么水平,室温倍率特性如何?关键性能指标距离动力电池应用需求还有多大距离?8、固态电池技术在大规模储能市场的应用前景如何?是否有必要开始布局?哪些材料体系需要重点布局?9、目前混合固液电池技术在能量密度、安全性、循环寿命方面达到了什么水平?是否存在技术指标的天花板,是否是全固态电池的过渡技术?10、固态锂硫电池具备高能量密度、低成本和解决多硫离子穿梭问题的可能,目前还有哪些技术影响其量产? 赞助单位 参会单位 报名参会和住宿预订01参会费用如申请参会请填写左方二维码*注:1、参会费用包含:论坛注册费、餐费(含晚宴)、茶歇、资料费等,不包含酒店住宿费用。2、由于酒店餐饮容纳人员有限,超出部分用餐自理,敬请谅解。02缴费付款方式:银行转账公司名称:溧阳深水科技咨询有限公司地 址:江苏省溧阳市昆仑街道上上路87号(江苏中关村创智园1号楼)电 话:0519-87300136开 户 行:建设银行溧阳燕山路支行账 号:32050162634800000124付款请注明:“固态电池+姓名”,并将付款凭证保留,便于报到时查验。缴费成功后,请保持手机畅通,会务组会尽快与您联系,感谢您的支持!03住宿会务组在天目湖豪生大酒店以优惠价格为本次会议联系了一定数量的房间,参会人员可享受会议优惠价,鉴于会议规模,房间数量有限,先到先得。请各位嘉宾及时与工作人员联系确认,以免错过优惠价,费用自理。 会议联系人会务组邮箱ties-conference@aesit.com.cn联系电话史女士:18115066088(参展联系人)周先生:18151976268(参展联系人)邢女士:18961291736(参会、发票、住宿对接人)
  • 新能源汽车充电事故频发?FLIR A70守好电池出厂质量“第一关”
    近年来因省钱、环保等特点新能源汽车成为不少人的新选择但是你知道吗?如果充电不当其非常有可能发生火灾!源于网络,侵删8月29日下午,厦门思明区槟榔东里一辆新能源汽车,充电时发生起火,据公共场所视频显示,下午1点08分,这辆停放在充电站内,正在充电的汽车,突然发出两声异响。紧接着,车底便伴着浓烟蹿出一阵火光。汽车电池起火原因新能源汽车电池组由多个电池串联叠置组成。一个典型的电池组大约有96个电池,充电到4.2V的锂离子电池而言,这样的电池组可产生超过400V的总电压。当电池之间存在不正确的机械连接时,就可能导致高电阻、电源损失甚至电池起火。新能源汽车电池由多个电池串联叠置组成然而,检查每个电池之间的机械连接可能很困难。可见光相机检查系统可用于验证组件是否处于正确位置和方向,但无法验证连接的电气连续性。此外,连接器的表面是反光的,这给照明和相机的放置带来了挑战。根据行业规定,新能源汽车电池制造商通常需要保存每次验证和生产线结束测试的性能历史记录。这要求他们需要借助精确和可重复的测量工具,以便能够快速比较得出的测试数据,来确定电池趋势和潜在问题。如果连接不良导致破坏性火灾,该数据也可用于辩护诉讼。红外热像仪全天候监测电池随着热成像技术的推广,制造商使用红外热像仪检查电气系统的历史由来已久。这些热像仪可用于检测由不良或松动的电气连接引起的电阻增加而引起的温度升高。它们还可以帮助识别其他潜在问题,比如负载不稳定、电路过载、绝缘性能下降或电线损坏等。如果需要7*24小时全天候对生产过程进行监测,可以选择FLIR固定安装式红外热像仪,它可以轻松集成到新能源汽车制造的许多自动化过程中。使用FLIR Bridge Pro与现有基础设施或CMMS软件的连接提供了附加价值并提高了可用性。FLIR BridgeFLIR Bridge是一个工业物联网(IIoT)边缘网关,在一个集线器中收集热数据和传感器数据,还允许制造商将热数据传输简化为首选软件。Bridge有助于将热数据与其他传感器数据和序列号信息集成,因此可以标记有问题的连接,以便进行评估和可能的维修。所有这些都可以减少车辆中的不良连接,提供更多的信息,并为我们的车辆提供更安全的电池。热像仪不仅可以识别热点,还可以输出图像中每个像素的精确温度信息。这使得终端用户可以灵活地监控电池连接的大小和类型。根据电池组的物理尺寸、连接位置以及热像仪的安装位置,还可以实现单个热像仪同时检查多个连接。FLIR A70智能传感器热像仪新能源汽车电池制造和测试过程中使用FLIR红外热像仪,可提高电池组和电缆连接完整性的置信水平。比如FLIR A70这样的智能传感器固定安装式热像仪可以识别更多的潜在松动连接,从而减少电池系统的线路末端故障。FLIR A70热像仪监控电池组测试FLIR A50/A70智能传感器热像仪非常适合需要机载分析和警报功能,用于状态监测和早期火灾探测应用的用户。FLIR A50/A70热像仪搭载Wi-Fi、集成可见光镜头和ONVIF S兼容选项,其机身小巧方便集成,是一款灵活可配置的解决方案,可以满足众多行业客户的独特自动化需求。A50/A70热像仪可以帮助企业保护资产,提高安全性,最大限度地延长设备正常运行时间并降低维护成本。说到新能源汽车,就离不开充电的问题电池质量是保障安全充电的根本因此广大制造商们一定要在电池出厂前严格监测,确保电池质量在保障动力电池安全性的方面FLIR有多款产品均可守护电池的安全FLIR A系列智能传感器热像仪可作为“安全卫士”全天候监测生产过程FLIR T500系列热像仪可精准定位电池内部的微小故障
  • 电池膨胀行为研究:圆柱电芯膨胀特性的表征方法
    圆柱电芯的膨胀力主要源于电池内部的化学反应和充放电过程中的物理变化。在充电过程中,正极上的活性物质释放电子并嵌入负极,导致正极体积减小,负极体积增大。同时,电解液在充电过程中发生相变及产气副反应,也会造成一定的体积变化。这些因素共同作用,使得圆柱电芯在充放电过程中也会产生膨胀力。随着充放电次数的增加,这种膨胀力逐渐累积,导致电芯的尺寸发生变化。这种尺寸变化不仅会影响电池的外观和使用寿命,还可能对电池的安全性产生影响。因此,准确表征圆柱电芯的膨胀力对于优化电池设计、提高电池性能和安全性具有重要意义。表征圆柱电芯膨胀行为的方法电池的膨胀行为分为尺寸上的膨胀量和力学上的膨胀力测量。目前,对于软包电池、方壳电池膨胀行为的测量表征,已有较多研究和相应的测试手段及设备,在此不再赘述。但对于圆柱型电池的膨胀行为研究相对较少,也没有较好的商业化膨胀力评估手段。目前在文献资料中,常见的圆柱电芯膨胀行为的表征手段主要有以下几种:1、估算法如图1和图2所示,有研究表明圆柱型电池的膨胀变化与电池的SOC和SOH状态具有一定的相关性。但该方法建立在圆柱型电池的膨胀在整个圆周上是均匀的。图 1 单次充放电过程中,圆柱型电池的可逆膨胀变化图 2 电池老化过程中,圆柱型电池的SOH变化与不可逆膨胀之间的关系直接测量法通过在圆柱电芯外部施加压力,通过贴附应变片测量应变,该方式计算复杂,无法直观体现膨胀力。2、影像分析法影像分析法是一种无损检测方法,如利用CT断层扫描、中子成像、X射线、超声波等影像技术观察电芯内部的形变情况,通过分析影像的变化来测算电芯尺寸变化。这种方法适用于多种类型的圆柱电芯,且对电芯无损伤。然而,影像分析法需要使用昂贵的专业设备,且测量精度易受到设备性能和操作人员经验的影响。3、薄膜压力法一般需解剖圆柱电池,在电芯内部嵌入薄膜压力传感器或压敏纸的方式,从而获得圆柱电芯在不同方位上的膨胀力分布情况。但薄膜压力传感器精度一般较低,成本高;而压敏纸分析,具有滞后性。该测试均为破坏性测试。表征圆柱电芯膨胀行为存在的问题有研究表明,圆柱型电池电池实际的膨胀是明显偏离预期的均匀膨胀,在周长上会形成膨胀和收缩的区域,这取决于圆柱型电池的卷芯卷绕方向。因此,使用体积变化来研究老化或预测SOC需要特别谨慎,因为膨胀会因测量位置而显著不同,测量结果可能因测量方法而有偏差。电弛膨胀测试解决方案电弛自主研发的电池膨胀测试系统,高度集成了温控、充放电、伺服控制、高精度传感器等模块,并提供企业级系统组网功能。该系统可对多种电池种类和电池形态的电池进行膨胀行为测试,包括碱金属离子电池(Li/Na/K)、多价离子电池(Zn/Ca/Mg/Al)、其他二次金属离子电池(金属-空气、金属-硫)、固态电池,以及单层极片、模型扣式电池(全电池、半电池、对称电池、扣电三电极)、软包电池、方壳电池、圆柱电池、电芯模组。同时,可为不同形态电池提供定制化夹具,开展手动加压、自动加压、恒压力、脉冲恒压、恒间距、压缩模量等不同测试模式的研究。本产品还可方便扩展与电池产气测试、内压测试、成分分析的定制集成。为锂电池材料研发、工艺优化、充放电策略的分析研究提供了良好的技术支持。参考文献Jessica Hemmerling, 2021. Non-Uniform Circumferential Expansion of Cylindrical Li-Ion Cells—The Potato Effect. Batteries, 7, 61.
  • 哈工大研究出“石墨烯” 极大缩短电池充电时间
    近日,记者从哈尔滨工业大学了解到,东颐-哈工大新型电池联合研发技术中心签约仪式在该校举行。今后双方将共同研制可用于电动汽车的新型“超级锂电池”。   据了解,哈工大化工学院王殿龙课题组研制出了具有快速充电性能的“石墨烯/磷酸铁锂复合储能材料”。该储能材料既具有超级电容器材料的快速充电性能,又具有锂离子电池材料的高比容量。化工学院与东颐新能源科技有限公司合作组建东颐-哈工大新型电池联合研发技术中心,利用“石墨烯/磷酸铁锂复合储能材料”,联合研制基于超级电容复合锂离子嵌入充放电机理的新型“超级锂电池”。据悉,将这种能量密度高、充放电速度快的新型电池用作纯电动汽车(BEV)和插电式混合电动车(PHEV)的动力电源,可以大大缩短充电时间。
  • 虹科案例 | CAN+BMS?虹科CAN卡如何为新能源电池“续电”?
    虹科案例 | CAN+BMS?虹科CAN卡如何为新能源电池“续电”?BMS是什么BatteryManagement System简称BMS,中文是动力电池管理系统。电动汽车的电池管理系统,即对电池进行监控和管理的系统,这项技术使汽车在满足各种方案的高性能要求方面发挥了作用,通过对电压、电流、温度以及SOC等参数采集、计算,进而控制电池的充放电过程,实现对电池的保护。电池组的实时监测和控制在电动汽车中是必不可少的,提升电池综合性能的管理系统,这是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带,而这正是CAN通信也是我们PCAN的用武之地。BMS能做什么通过CAN通信,BMS可以提供关于电池组状态的准确、最新的信息,包括其温度、电压和其他关键参数,这些信息对于确保电池组的安全和高效运行至关重要。只要一台笔记本和一个CAN卡,就可以显示BMS上报的所有信息,具体是怎么样实现的呢?下面是几个关于我们的客户实际运用的案例,来听听我们的客户怎么说。1.电池单元的实时监控、监测和保护 如下图,PCAN被用来收集每个电池的数据,包括温度、电压和其他参数,BMS处理这些信息以实时监测电池单元的状态。BMS利用CAN通信持续监测电池组的温度、电压和电流,并且在上位机PE6上解析,检测是否有任何异常情况,比如过热、过度充电或过度放电等。2.蓄电池组平衡。 电池组的平衡对于保持每个电池单元的最佳充电状态(SOC)是必要的,BMS可以通过监测每个电池的SOC来平衡电池组,并控制充电和放电速率,以确保每个电池均匀地充电和放电。BMS使用CAN通信与充电器和电机控制器通信,以调节充电和放电速率。如上图,测试环境是模拟整车,对车载电源进行测试,用到的协议都是标准的CANFD和CAN2.0,PCAN-Explorer 6可以同时连接几个CAN和CAN FD网络,这个测试是需要按照客户DBC文件和产品进行通讯,进行数据交互,并且可以可以以图形表示现场记录或基于trace的信号序列。 总之,CAN通信技术已经成为电动汽车BMS的一个重要组成部分;PCAN在BMS系统中,目前被用于检测电池组的参数,如电压电流温度等,除此之外,它还可以控制汽车的各种功能。它在实时监控、故障检测和隔离、电池组平衡以及安全监控和保护方面的应用使电动汽车变得更加安全、可靠和高效。在BMS中继续使用PCAN去通信将使电动汽车变得更加方便智能!
  • 锂离子充电电池电解液以及正极材料的安全性评价
    锂电池的应用十分广泛,如手机、笔记本、电动汽车等已成为生活中不可或缺的产品。随着其在汽车以及电力储藏等领域大型化的应用、对其高性能和安全性要求也越来越高。锂离子电池具有极高的能量密度,这是因为电池中封装了更多活性材料,且电极和隔膜越来越薄、越来越轻。这些均需要电池组成材料之间的完美搭配、若设计不足或者滥用,就会出现热失控现象,导致冒烟、起火甚至爆炸等事故。 因此对锂电池的生产和使用过程中的安全性评价非常重要,下面就让我们用日立DSC7000系列对锂离子充电电池电解液以及正极材料进行安全性评价。 样品处理和容器■ 样品处理的气氛LIB的构成中包含很多反应性高的材料。实际产品被封装在惰性气氛中,因此DSC测定也必须将其密封在惰性气体中进行。(为了避免大气中的水分、氧气、二氧化碳等气氛对样品的影响、样品处理在手套箱中进行。)■ 容器样品分解产生的气体、会污染DSC传感器、可能造成仪器功能损坏,因此需选择密封形的容器。另外测试时容器内部压力增大,故需要选择高耐压值的SUS密封容器。电解液正极材料的热特性的研究■ 电解液电解液的DSC结果如上图所示:样品中溶剂为高介电常数溶剂碳酸乙烯酯(EC)和低粘度溶剂碳酸甲基乙基酯(EMC),电解质为六氟磷酸锂(LiPF6)。在升温过程中,该电解液先熔融再分解,在244℃开始熔融,分解放热峰温度278℃,同时还可以得到其分解放热量。■ 电解液+正极材料这里显示把电解液和正极材料混合密封在容器中的样品的DSC测定结果。正极材料是充电状态的锰酸锂(LixMn2O4、X=0(充电状态))。183℃附近有一个放热反应,随后有一个放热峰,放热峰峰值约为290℃,与上述的电解液相比、在低温测得(183℃)开始放热,这是正极材料的热分解,释放氧气、使得电解液氧化分解。从上述DSC测定中,可观察到热分解的起始温度、可以评价LIB的热稳定性、起始温度越高热稳定性越高。本资料显示的是完全充电状态的结果、也有充电越多,Li脱离量越多、热稳定性也会越降低的报告。综上所述,通过差示扫描量热仪DSC对电解液以及正极材料进行热特性的评价,我们可以了解电解液以及正极材料在程序升温过程中的吸放热现象,为锂电池安全生产、加工和使用过程作参考。关于日立TA7000系列热分析仪详情,请见:日立 DSC7020/DSC7000X差示扫描热量仪https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C313721.htm日立 STA7000Series 热重-差热同步分析仪https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C313727.htm日立 TMA7000Series 热机械分析仪https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C313737.htm日立 DMA7100 动态机械分析仪https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C313739.htm 关于日立高新技术公司:日立高新技术公司,于2013年1月,融合了X射线和热分析等核心技术,成立了日立高新技术科学。以“光”“电子线”“X射线”“热”分析为核心技术,精工电子将本公司的全部股份转让给了株式会社日立高新,因此公司变为日立高新的子公司,同时公司名称变更为株式会社日立高新技术科学,扩大了科学计测仪器领域的解决方案。日立高新技术集团产品涵盖半导体制造、生命科学、电子零配件、液晶制造及工业电子材料,产品线更丰富的日立高新技术集团,将继续引领科学领域的核心技术。
  • 电弛新能源亮相CIBF 2024重庆国际电池技术交流展览会
    4月27日,重庆国际博览中心,第16届中国国际电池技术交流会/展览会盛大开幕。本次展会由中国化学与物理电源行业协会主办,以“链动全球赋能绿色驱动未来”为主,共计2200多家业内知名企业全方位、多维度参与展示全新技术成果,助推中国新能源产业高质量发展。作为此次展会参展商,电弛新能源携多款重磅产品亮相,展示在锂电池、氢能领域的测试技术产品,包括GPT-1000原位产气量测定仪、IPT-2000气体内压测测定仪、SFT-3000原位膨胀力测试仪、980Pro燃料电池测试系统、780电解水制氢测试系统、DSR数字型旋转圆盘电极等多款产品。近年来,我国新能源行业蓬勃发展。“新质生产力”引领绿色低碳发展。电池行业已然由高增长阶段迈入高质量发展阶段,人们更多地把目光投向电池的性能安全,从源头上开发更安全的电池产品。电弛新能源加大创新投入,基于电池原位产气量、内部气压、膨胀力等关键领域展开研究,研制了先进的电池测试设备,对于探索优化电池材料、结构,具有重要意义。在展会现场,电弛新能源以“专于电池,精于测试”为主题,带来的系列全新电池测试应用解决方案吸引了不少嘉宾的关注。“大家的热情超出我们的预期,对我们展示的最新电池测试技术产品兴趣浓厚,电弛新能源期待与业界朋友合作,一起助力中国电池产业发展”,电弛新能源代表感慨现场观众的热情,认真解答专业技术问题,介绍新产品特色功能。GPT-1000 原位产气量测定仪GPT-1000电池原位产气量测定仪可实现对锂/钠/半/全固态电池化成、过充、循环及存储等不同阶段产气情况的在线或离线监测。该系统提供一整套原位产气量与产气组分的在线测试解决方案。IPT-2000 原位气体内压测定仪IPT-2000原位气体内压测定仪采用先进的GSP气体采样接口设计,实现了对多种不同规格电芯的适配,满足大规模电芯测试的需求,进而为电芯产气分析、失效模式研究以及热失控安全性评估提供强有力的技术支持。SFT-3000 原位膨胀力测试仪SFT-3000原位膨胀力测试仪可在模拟真实的电池充放电工况下,对多种不同形态的电池进行膨胀尺寸和膨胀力的精确评估,助力电极材料的研发和电池膨胀机理的深入分析研究。近年来,我国氢燃料电池汽车产销量高速增长,氢燃料电池测试、电解水制氢等专业设备需求井喷,通过这些仪器设备,开发先进的氢能技术产品,有着重要意义。在本次展会上,电弛新能源展示了近年来在氢能技术研发成果,得到了与会专家、学者的关注。980Pro 燃电池测试系统980Pro燃料电池测试系统是专为PEM燃料电池膜电极(MEA)和电堆性能评估而设计的先进测试平台。可对燃料电池的性能和稳定性进行全面评估,已成功部署国内多所高校实验室。780 电解水制氢测试系统780电解水制氢测试系统兼容PEM与AEM技术应用的创新型电解水制氢测试系统。充分考虑了中国实验室的操作习惯。DSR 数字型旋转环盘电极在展台上,数字型旋转圆盘电极DSR凭借具有中国特色的“千山绿”设计吸引众多嘉宾围观,科技彰显人文,DSR凭借“数字化、更精准、‘狠’稳定”的技术优势,助力中国催化剂及氢能科研。目前,重庆国际电池技术交流会/展览会(CIBF2024)火热进行中,欢迎大家参观电弛新能源展会交流互动!
  • 量子点太阳能电池外量子效率首超100%
    据美国物理学家组织网12月16日(北京时间)报道,美国国家可再生能源实验室(NREL)研制出一种新式的量子点太阳能电池,当其被太阳能光谱的高能区域发出的光子激活时,会产生外量子效率最高达114%的感光电流。发表于12月16日出版的《科学》杂志上的这一最新研究为科学家们研制出第三代太阳能电池奠定了基础。   当光子入射到太阳能电池表面时,部分光子会激发光敏材料产生电子空穴对,形成感光电流,此时产生的电子数与入射光子数之比称为感光电流的外量子效率。迄今为止,还没有任何一种太阳能电池在太阳能光谱内光波的照射下,显示出超过100%的外量子效率。   现在,NREL团队首次在量子点太阳能电池上实现了这一点。他们在一个叠层量子点太阳能电池上获得了114%的外量子效率。该电池由具有减反光涂层的玻璃(其包含有一薄层透明的导体)、一层纳米结构的氧化锌、一层经过处理的硒化铅量子点以及薄薄一层用作电极的金组成。   太阳能光子产生超过100%外量子效率基于载子倍增(MEG)过程,借助这一过程,单个被吸收的高能光子能激发多个电子空穴对。NREL团队首次在量子点太阳能电池的感光电流内展示了MEG,科学家们可借此改善太阳能电池的转化效率。研究结果显示,在模拟太阳光的照射下,新量子点太阳能电池的光电转化效率高于4.5%。目前,这种太阳能电池还没有达到最优化,因此,其能源转化效率相对来说偏低。   与传统的太阳能电池相比,量子点太阳能电池内的MEG能将电池的理论热力能转化效率提高35% 量子点太阳能电池也可使用廉价且产量高的卷对卷制程制造而成 其另外一个优势是每单位面积的制造成本很低,科学家们将其称为第三代(下一代)太阳能电池。(记者 刘霞)   所谓第一代太阳能电池是指目前最常见的晶体硅电池,第二代是薄膜电池 第三代,则应该是具有更高转化效率的新型电池的总称。而让单个高能光子激发多个电子空穴对正是提高转化效率的途径之一。不过现有技术并不能有效分离、收集大量的电子空穴对,这也就是新电池转化效率偏低的主要原因。虽然现在看起来,让这么多自由电子白白溜走显得过于奢侈,但如此高的外量子效率还是让我们备受鼓舞——一旦突破电子空穴对收集的技术瓶颈,太阳能电池的发展将会翻开全新一页!
  • GISAXS揭示了用于太阳能电池的PbS量子点的堆积
    量子点是大约2到10纳米大小的半导体纳米晶体。由于其可调的光电特性,它们被广泛应用于LED、单电子晶体管、医疗成像和太阳能电池等领域。当用于太阳能电池时,光在量子点中产生一个电子-空穴对,可以通过施加电化学能将其分离。电子和空穴的流动产生了电流。 硫化铅(PbS)量子点具有高效、低成本和高空气稳定性等优点,是一种很有前景的光伏材料。不同的量子点合成方法可以产生不同的晶体面,从而导致不同的配体结合特性,反过来影响所谓的“陷阱态“的出现。这些陷阱态限制了太阳能电池的性能,而使陷阱态钝化是提高这些器件功率转换效率的重要策略。 华中科技大学、慕尼黑工业大学、南方科技大学以及深圳大学合作发表的一篇论文表明,可以通过控制量子点的合成来控制Pbs量子点结晶面的形成【1】。在热力学控制下,它们主要形成了带有{100}和{111}晶面的截断八面体(见下图c),而在动力学生长机制下,生成普通的八面体(见下图d),且只显示{111}晶面。 掠入射小角X射线散射(GISAXS)是研究这些量子点形状差异的有效方法,因为它对材料的堆积方式非常敏感。量子点在旋涂层薄膜中的排列是由粒子的形状决定的,因此也决定了粒子的端点。八面体则以体心立方/四方(BCC/BCT)布局堆叠,而截断的八面体以面心立方(FCC)的方式堆积成球体。从这些超点阵模型(用白点表示)计算出的布拉格峰与GISAXS结果(上图a和b)相吻合。此外,GISAXS结果可以计算晶格常数。 其他几个关于GISAXS和掠入射广角X射线散射(GIWAXS)用于研究量子点的有趣案例可以在下面引用的最近的一篇论文中找到【2】。GISAXS是一种对表面敏感的技术,可以提供纳米尺度((1 - 200 nm)的纳米结构薄膜的结构信息,由于X射线光束覆盖区域面积大,这些信息具有统计相关性。通过改变X射线散射仪的测量配置,可以在GIWAXS测量模式下研究较短长度(0.1 - 1 nm)下的样品参数。在论文中,作者介绍了测量不同超晶格结构的例子。表明GISAXS/GIWAXS是了解量子点自组装和结构的一种有价值的技术。 参考文献:[1] The research was originally published in the following articles:Yong Xia, Wei Chen, Peng Zhang, Sisi Liu, Kang Wang, Xiaokun Yang, Haodong Tang, Linyuan Lian, Jungang He, Xinxing Liu, Guijie Liang, Manlin Tan, Liang Gao, Huan Liu, Haisheng Song, Daoli Zhang, Jianbo Gao, Kai Wang, Xinzheng Lan, Xiuwen Zhang, Peter Müller-Buschbaum, Jiang Tang, and Jianbing Zhang,Facet Control for Trap-State Suppression in Colloidal Quantum Dot Solids. Adv Funct Mat, 30 (2020)[2] Saxena, V. & Portale, G. Contribution of Ex-Situ and In-Situ X-ray Grazing Incidence Scattering Techniques to the Understanding of Quantum Dot Self-Assembly: A Review. Nanomaterials 10, 2240 (2020).
  • 上科大团队在电致变色和固态锂金属电池领域取得新进展
    上海科技大学物质科学与技术学院刘巍教授团队长期致力于新能源材料的开发和应用,为高性能、高安全性的下一代电化学器件作出了重要贡献。近日,刘巍教授课题组在电致变色和固态锂金属电池领域又取得新进展。基于铌钨氧材料的水系Zn2+/Al3+电致变色电池电致变色储能器件(EESDs)融合了电致变色和类似电池的电能存储功能,可直观显示储能水平,有望用于下一代新型透明电池。然而,由于光学对比度小、循环稳定性和储能性差等不足,EESDs在实际应用中仍受到诸多限制。针对如上问题,刘巍课题组设计了一款 “自供能可视化电池”。该电池可应用在智能窗领域,通过不同颜色状态下对光和热的有效调节,帮助减少空调、照明系统的能源损耗,实现节能环保。同时,不同颜色状态之间的切换可通过正负极的短接(着色)和断开(褪色)实现,无需外部电场的驱动,极大扩展了器件的使用场景。着褪色过程中伴随着能量输出(褪色→着色)和回收(着色→褪色)的功能,其中输出过程(着色)产生的能量可驱动外部用电器运行,并可通过器件当前的颜色状态实时判断器件的能量存储情况(全透明为满电状态)。与传统电致变色器件不同的是,该器件采用水系电解液,不仅极大降低了器件构造价格,更增强了器件的安全性。除此以外,研究人员巧妙地选用电致变色行业新选手“复合铌钨氧化物”作为电致变色层,该材料可实现着色/放电和褪色/充电过程的连续稳定循环。该成果近期发表在学术期刊《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)上,上海科技大学2020级博士研究生吴聪为第一作者,刘巍教授为通讯作者,上海科技大学为唯一完成单位。 图1. (a)器件结构示意图 (b)器件在不同状态之间稳定切换 (c)器件在不同电解液中的性能对比。熔融盐修饰石榴石型固态电解质界面近年来,全固态锂金属电池因其更高的能量密度和更好的安全性受到了学术界和产业界的广泛关注。石榴石型的固态电解质因具有高离子电导率、宽电化学窗口以及本质安全性,成为当下颇具前景的材料之一。然而,石榴石型的固态电解质与电极之间的刚性接触阻碍了其实现电解质和电极的一体化。针对这一问题,刘巍课题组提出使用低熔点的熔融盐(Li,K,Cs)FSI来修饰石榴石型陶瓷电解质正极界面的方法。经过熔融盐修饰过正极界面的固态电池不仅能够在45至100 ℃的温度范围内工作,还能够搭配具有高面容量的LiFePO4正极以及高压正极LiFe0.4Mn0.6PO4,以进一步提高电池的能量密度。本研究为具有长循环的固态锂金属电池的界面设计提供了新的思路,并可进一步应用于钠以及钾金属固态电池的正极界面改性方法中。该成果近期发表在学术期刊ACS Energy Letters上,上海科技大学2022级博士研究生于佳萌为第一作者,刘巍教授为通讯作者,上海科技大学为第一完成单位。图2. 使用(Li, K, Cs)FSI熔融盐作为正极界面层的准固态电池的示意图和制备流程图
  • 3D打印固态电池2021年即将量产 充电速度提高6倍
    2021年1月,瑞士Blackstone Resources(黑石资源 )公司的专有3D打印锂离子固态电池技术,取得了一系列重要的突破。它一直通过德国子公司Blackstone Technology GmbH投资于下一代电池技术。包括获得专利的3D打印技术和对电池批量生产的研究。恰好的是,德国是全球3D打印技术最为发达的国家之一。与目前的锂离子电池技术相比,3D打印固态电池具有将能量密度提高一倍,制造成本降低一半的潜力。3D打印固态电池的比较优势当前最先进的电池生产面临的一些弱点:1、不够灵活,无法支持必须与产品设计相匹配的组件设计;2、它仍然太昂贵(目标:<80US $/kWh);3、不适用于未来的设计,例如全固态电池;4、提供的能量密度仍然太低(目标:600英里且> 300Wh/ kg);5、原材料仍然不安全;6、碳排放仍然太高;3D打印的“多孔”电极可提高能量密度。可以将电极中的材料打印成三维晶格结果。晶格意味着电极具有更大的暴露表面积,增大化学反应面积,电池效率更高。另外,3D打印电池模块不需要多余的物质即可以实现一体化。想象一下,特斯拉85kWh电池组由7104个电池组成,将7104块电池粘合在一起的胶水和电线的重量相当大了。但是如果这些变成是增材制造过程的一部分,而不是多余的材料,能量密度将大大提高与使用液体电解质的传统电池设计相比,Blackstone Technology的3D打印工艺具有明显的优势。显著降低成本,提高电池尺寸的生产灵活性,可以不依赖电极化学性质而实现这些优点。Blackstone的3D打印固态电池技术,解决了这些弱点:1、3D打印锂离子电池生产已经成熟,且有专利,在生产过程中可提供最大的灵活性;2、可节省30%的CAPEX和10%的OPEX,而采用固态技术时,可节省70%的CAPEX和30%的OPEX;3、世界上第一个3D打印生产工艺,可以批量生产固态电池;4、可将能量密度提高20%,用固态技术时可提高100%;5、利用自身资源来缩短供应链,并确保长期获取电池材料;6、通过将干燥过程减少50%,可将能源消耗降低25%,这是电池组电池最重要的制造成本——占总能源成本的45%至57%。黑石技术有限公司CEO霍尔格格里茨卡(Holger Gritzka)表示:“我们迄今为止在3D打印电池技术方面的发展,为固态电池的大规模生产铺平了道路。除了汽车工业等主要市场之外,船舶应用和新型5G无线网络也将会受益于3D打印固态电池的优势。”埃隆马斯克(Elon Musk)承认获得下一代电池技术以及生产这些电池所需的原材料的重要性。即使采用减少电池材料量的新技术,电动汽车的需求也可能很快超过这些车辆所需的电池材料量。马斯克预计,下一代电池将使用更少的电池金属(例如钴),而使用更多的镍和锂。实际上,随着特斯拉与大型汽车制造商的入局,所有这些金属的需求可能会大幅增加,大型汽车制造商也开始推出电动汽车,并计划把全部汽车都电动化。3D打印固态电池正在量产Blackstone Resources开发并测试了3D打印电池,获得欧洲“地平线2020”计划资助,在电池密度,充电周期和成本方面均取得了显著成绩。这家瑞士公司还开发了一种工作流程,可使用专有的电池打印技术在2021年以各种形状或形式来批量生产这些电池,充电速度最大可以提高大约六倍。2020年11月,黑石在德国德贝恩镇萨克森州的Am Fuchsloch工业园区开设了第一家3D打印电池生产工厂,配套德国的汽车制造业,将大量生产用于工业应用以及电动汽车的下一代电池。首期工厂的生产能力将达到每年0.5 GWh。相关知情人告诉南极熊3D打印网,首批固态电池原型已经过测试,3D打印大量生产所需的许多电池复合材料、外壳和固态电解质。在开发和测试了这项技术之后,Blackstone准备计划生产3D打印的固态电池。这会改变固态电池的发展。自动化3D打印生产工艺,比传统的电池生产工艺减少了70%的固定投资。固态电池也更安全,不使用对环境更有害的易燃液体电解质。除黑石集团外,现在还有众多公司争相角逐下一代电池技术。在下一代技术(包括固态电池和新的先进制造技术)方面,这些公司可能会击败特斯拉。利用3D打印工艺技术,美国Keracel能够将陶瓷电解质厚度降低到100um,长期目标是达到15um。这些技术进步将使Keracel陶瓷电池能够提供1200Wh/L的能量密度,这大约是标准锂离子电池的两倍,并且能够满足工业和汽车企业应用中高倍率需要。当然,对于特斯拉来说,因为股价高,资本充足,可以通过有针对性的收购迅速加快步伐。
  • 电镜表征新成就颠覆认知 全固态电池量产不是梦
    导语2020开年新气象,电镜科研新成就。困扰业界许久的锂枝晶生长机理问题取得重大突破,全固态电池距离量产迈进一大步。近日,燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室黄建宇教授、沈同德教授和唐永福副教授等人联合美国佐治亚理工学院朱廷教授、宾夕法尼亚大学张宿林教授,通过巧妙地设计实验过程,实时直观地记录了锂枝晶生长的微观机制,精准测定了其力学性能和力-电耦合特性。更难能可贵的是,该研究团队还提出了一种固态电池中抑制锂枝晶生长的可行性方案。锂枝晶的生长机理难题困扰业界许久,至此终于有种“拨开云雾见天日,守得云开见月明”的感觉了。论文链接:www.nature.com/articles/s41565-019-0604-x据悉,该研究成果已在权威国际期刊《自然-纳米技术》(Nature Nanotechnology)刊登发布。《自然-纳米技术》是材料与纳米科技领域的国际顶级学术期刊,2019年的影响因子高达33.407,该研究成果的突破性和重要性由此可见一斑。为什么这项研究成果能够引发业界广泛关注呢?这就不得不提到目前在电动汽车上广泛使用的液态锂离子电池,其主要结构包括正负极材料、隔膜和电解液。因内部构造原因,液态锂离子电池容易受环境温度影响,而且很容易产生不可控的锂枝晶。锂枝晶非常“锋利”,可以刺破隔膜导致电解液泄漏,导致电池内部短路,从而造成电池起火甚至汽车自燃事故,近年来为提升电池的能量密度,企业把隔膜厚度从十几毫米降低到了五六毫米,2019年特斯拉、蔚来等大牌电动汽车相继“走火”,或许也间接反映了这个问题。概括言之,在材料体系没有创新的条件下,目前商品化的液态锂离子电池的能量密度已经逼近“极限”(300Wh/kg左右),“里程焦虑”、“可能自燃”等问题重创消费市场。既然液态电解液不行,那改用机械刚性的固态电解质不就完事了么?于是乎,全固态锂离子电池(简称:全固态电池)进入了公众视野。顾名思义,全固态锂离子电池采用的是固态电解质,不含任何液态组份,结构更加安全。与液态锂离子电池相比,全固态锂离子电池的能量密度最高潜力达900Wh/kg,因此,固态电池被视作为下一代锂电池技术革命,其量产与普及将会彻底解决电动汽车发展的最大瓶颈问题,国内外车企巨头已然纷纷布局涉足,“固态热潮”一时风头无两。然而,全固态电池的研发之路也并非一马平川。全固态电池以金属锂作为负极材料,仍然绕不开“不可控锂枝晶”的这个坎儿,实验结果表明,锂枝晶生长到一定程度时,也可以穿透固态电解质,造成电池短路失效。尽管诸多研究致力于探索如何抑制锂枝晶的产生,但是以往研究主要停留在宏观尺度,对于锂枝晶生长的微观机理、力学性能、刺穿固态电解质的机制及抑制其生长的科学依据缺乏足够了解。赘述至此,相信您应该充分了解黄建宇教授、沈同德教授等人的研究成果的重要性了吧?!___AFM-ETEM纳米电化学测试平台,可实现原位观测纳米固态电池中锂枝晶生长机制及其力学性能和力—电耦合精准定量测量。___据悉,该研究团队基于AFM-ETEM平台发现,在室温下,当对AFM针尖施加电压(过电位)时亚微米晶须开始生长,其生长应力高达130 MPa,远高于此前研究报道。此外,研究人员还发现锂晶须在纯机械载荷作用下的屈服强度可达244Mpa,远高于宏观金属锂的屈服强度(~1MPa)。可以说,该研究成果颠覆了研究者对锂枝晶力学性能的传统认知,为抑制全固态电池中锂枝晶生长提供了新的定量基准,为设计具有高容量长寿命的金属锂固态电池提供了科学依据,这项研究成果得到应用之后,全固态电池将有望加速实现商业化量产。很荣幸,赛默飞世尔科技旗下Thermo Scientific品牌的两大拳头电镜产品能够深度参与此项研究工作,并帮助研究团队发明了一种基于原子力显微镜—环境透射电镜(AFM-ETEM)原位电化学测试平台,建立起了一种有效的研究锂枝晶的动态原位实验表征新技术。它们是Themis™ ETEM环境气氛球差校正透射电子显微镜(左图)与Helios PFIB双束电镜(右图):Helios PFIB Themis™ ETEM Themis™ ETEM 300kV原子分辨扫描/ 透射电子显微镜可以一体化解决纳米材料在接触活性气体环境和升温的过程中的时间分辨动态特性原位研究,包括材料的结构性能关系、原子尺度的几何结构、电子结构以及化学组成。Helios PFIB系统结合了Elstar电子镜筒和Vion氙等离子体离子镜筒,既可以实现纳米分辨率和最高衬度成像,又能确保尺度样品加工的速度和精确度。基于此,赛默飞推出了一系列针对锂电池行业的多尺度二维及三维表征解决方案,主要包含多功能计算机断层扫描系统、扫描电镜、镓离子双束电镜、Xe等离子双束电镜、透射电镜等产品,涉及电芯表征、电极表征、隔膜表征等应用,希望从广度和深度两个方面,为客户在锂电池开发的各个阶段提供强力支持的产品组合,助力攻克电池研发技术难题,让全固态锂离子电池的量产与普及不再是梦,让电动汽车“充一次电跑1000公里”不再是梦!
  • 聚焦前处理,直击痛点!莱伯泰科锂电池产业链元素分析一站式解决方案
    前言:锂电池目前是手机、笔记本电脑等便携式电子设备的主要移动电源,是电动汽车的优选动力。此外,锂离子电池还将用来应对太阳能和风能等可再生资源的间断性和流动性的不足,以弥合能源供需之间的矛盾。移动电子设备和电动汽车等不断提升的需求,对锂电池的能量密度、可循环性、充电速率、稳定性和安全性提出了更大的挑战。锂离子电池由阳极和阴极两个电极以及浸有电解液的隔膜组成。锂离子电池的能量密度、安全性和寿命与电极材料的化学组成和分解产物密切相关。为了提高电池的性能,对其成分进行元素分析是十分必要的,可以帮助我们更好地了解老化效应并延长电池使用寿命。商用锂离子电池通常是由含锂氧化物的阳极材料和含石墨的阴极组成。用作锂电池电极的某些无机材料非常难以消解,特别是石墨等含碳材料。样品消解的好坏直接决定了分析测试结果是否准确,样品消解和分析方法是对锂电池组件进行准确化学分析的关键,这将帮助解开和发现更多电池分解的秘密。在这本应用手册中,汇集了我们世界各地应用团队和用户对锂电池主要部件化学分析领域的经验和探索。我们聚焦于锂电池元素分析的样品消解前处理过程,微波消解由于其更高消解温度和压力,更高工作效率和更少腐蚀性试剂消耗,非常适合于锂电池元素分析的消解过程。尤其是对于各种难溶样品,直击痛点,实现了石墨等难溶材料的完全消解。常见样品类型:Lithium sources锂矿来源» 锂矿石:锂辉石» 锂矿石:锂云母» 锂矿石:透锂长石» 锂盐:碳酸锂» 锂盐:氢氧化锂Cathode materials阳极材料» LCO–锂钴氧化物» NMC–锂镍锰钴氧化物» NCA–锂镍钴铝氧化物» LFP–磷酸铁锂» LMO–锰酸锂» LNMO–锂镍锰氧化物Anode materials阴极材料» 石墨» LTO–钛酸锂氧化物» 硅氧化物(SiOx)» 石墨烯纳米管Electrolyte电解质» LiPF6–六氟磷酸锂Recycling material回收材料» Black Mass莱伯泰科元素分析一站式解决方案:部分详细解决方案如下所列:» 锂电池元素分析解决方案——石墨» 锂电池元素分析解决方案——锂辉石/锂云母/透锂长石(篇幅所限:更多内容请详询莱伯泰科,公众号留言即可)
  • 去芜存菁!锂电池、充电宝或将纳入强制性产品认证管理
    p   随着电子产品的日益普及,便携式电子产品用锂离子电池和电池组、便携式数字设备用移动电源(以下分别简称为锂电池、充电宝)源的应用日益广泛,但相关产品过热、起火、甚至爆炸的事故偶有发生。在近几年市场监管总局组织的监督抽查中,产品不合格发现率也较高。 /p p   近期,陆续有相关政府部门、行业协会和消费者向市场监管总局建议将锂电池、充电宝纳入强制性产品认证管理范围。为确保工作决策科学、合理,国家认监委现向社会广泛征求意见。 /p p   强制性产品认证,又称CCC认证,是中国政府为保护广大消费者的人身健康和安全,保护环境、保护国家安全,依照法律法规实施的一种产品评价制度,它要求产品必须符合国家标准和相关技术规范。强制性产品认证,通过制定强制性产品认证的产品目录和强制性产品认证实施规则,对列入《目录》中的产品实施强制性的检测和工厂检查。凡列入强制性产品认证目录内的产品,没有获得指定认证机构颁发的认证证书,没有按规定加施认证标志,一律不得出厂、销售、进口或者在其他经营活动中使用。 /p p   调研问卷内容如下: /p p   一、受访者基本信息 /p p   1、您是 /p p   消费者 /p p   生产企业 /p p   销售者 /p p   地方市场监管部门 /p p   技术机构(如标准化/检测/认证/科研机构等) /p p   其他(请注明) /p p   二、锂电池相关问题 /p p   2、您认为锂电池的质量安全风险 /p p   高 /p p   较高 /p p   一般 /p p   较低 /p p   低 /p p   其他(请注明) /p p   3、您对于将锂电池纳入强制性产品认证管理范围 /p p   支持,原因如下 【多选题】 /p p   加强产品质量监管,确保消费者人身安全 /p p   促进产品质量提升,规范行业健康发展 /p p   其他(请注明) /p p   不支持,原因如下 【多选题】 /p p   产品风险低,行业发展较规范 /p p   增加企业成本,影响产品快速上市 /p p   其他(请注明) /p p   其他(请注明) /p p   4、如果将锂电池纳入强制性产品认证管理范围,您建议的评价方式* /p p   第三方认证 /p p   自我声明 /p p   其他(请注明) /p p   三、充电宝相关问题 /p p   5、您认为充电宝的质量安全风险 /p p   高 /p p   较高 /p p   一般 /p p   较低 /p p   低 /p p   其他(请注明) /p p   6、您对于将充电宝纳入强制性产品认证管理范围 /p p   支持,原因如下 【多选题】 /p p   加强产品质量监管,确保消费者人身安全 /p p   促进产品质量提升,规范行业健康发展 /p p   其他(请注明) /p p   不支持,原因如下 【多选题】 /p p   产品风险低,行业发展较规范 /p p   增加企业成本,影响产品快速上市 /p p   其他(请注明) /p p   其他(请注明) /p p   7、如果将充电宝纳入强制性产品认证管理范围,您建议的评价方式* /p p   第三方认证 /p p   自我声明 /p p   其他(请注明) /p p   四、其他问题 /p p   8、您是否赞同:企业为确保产品质量安全而投入到检测、认证的费用和时间,是其应当付出的质量成本 /p p   是 /p p   否 /p p   其他(请注明) /p p   9、如您有其他意见和建议,可填写 /p p br/ /p
  • 岛津GC在锂离子电池产业链中的典型应用(下篇)
    锂离子电池(LIBs)是一种充电电池,主要依靠锂离子在正极和负极之间的移动来完成充放电的工作。LIBs是公认的绿色环保化学电源,具有电压高、比能量大、放电电压平稳、循环性能好等优点,因而发展迅速,应用广泛。LIBs主要用于智能手机、平板电脑等3C领域,电动汽车、电动自行车等动力电池领域以及电网、5G基站等储能领域。电解液组成分析对LIBs的能量密度、循环寿命和安全性研究具有重要意义。在电解液原材料检测以及研发过程中,涉及主盐含量、有机溶剂组份、水分、阴离子、金属杂质等各项测试。在SJ/T 11568-2016《锂离子电池用电解液溶剂》等相关标准中,使用GC对电解液溶剂的纯度与总醇进行检测。1、锂离子电池电解液中碳酸酯类有机溶剂含量测定电解液中碳酸酯类溶剂主要有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸亚乙烯酯(VC)等。岛津推荐采用GC-FID对已知电解质溶剂的常规定量检测,GCMS用于电解液中未知溶剂和不纯有机物中杂质的定性、定量检测。本例采用GC-FID对已知电解质溶剂进行常规定量检测。图1 标准溶液谱图取实际电解液样品,正己烷适当稀释后进样分析,得到分离谱图,通过多点校正外标法获得样品结果。图2 实际样品谱图表1 样品定量结果2、碳酸二甲酯(DMC)中水分含量测定碳酸二甲酯(DMC)是电池电解液中常用有机溶剂,利用岛津BID检测器进行DMC中水分含量的测定,方法操作简单、重复性好,适用于化工产品DMC中水分含量的快速分析,可以满足生产过程质量控制的要求。图3 标准色谱图(含水量0.1%)使用DMC配制标准溶液,含水量分别为 0.001、0.005、0.01、0.05、0.1%,进样分析制作标准曲线,以0.001%标准溶液响应值计算仪器检出限。图4 标准曲线表2 相关系数及仪器检出限使用含水量0.01%的DMC溶液,重复进样6次,峰面积重复性良好,RSD小于2%。图5 重叠谱图3、锂电池电极片中N-甲基吡咯烷酮(NMP)残留量测定NMP是生产锂电池非常重要的辅助材料,起到混合活性物质、导电剂和粘结剂的作用,但绝大部分的NMP在浆料涂布过程中被去除,这是因为NMP对于电池来说是杂质,根据工艺分析要求,采用顶空进样器结合气相色谱仪进行锂电池电极片中NMP残留量的测定。图6 Nexis GC-2030 + HS-20 NX本例采用岛津HS-20 NX顶空进样器结合Nexis GC-2030气相色谱仪,建立了电池电极片中NMP残留量的检测方法,标准曲线良好、灵敏度高。图7 N-甲基吡咯烷酮标准色谱图图8 标准曲线表3 相关系数及仪器检出限锂电池的整个生产过程需要配套完备的分析仪器,岛津气相色谱仪在锂离子电池产业链中拥有完善的解决方案,广泛应用于产品研发、生产、质控以及原料进厂检验等众多环节,助力锂离子电池产业健康发展。参考资料:1. 岛津应用No. GCMS-058 气相色谱测定锂电池电解液中碳酸酯类有机溶剂含量2. 岛津应用No. GC-194 GC-BID法测定碳酸二甲酯中水分含量3. 岛津应用No. GC-232 顶空-气相色谱法测定锂电池电极片中N-甲基吡咯烷酮残留量本文内容非商业广告,仅供专业人士参考。
  • 岛津GC在锂离子电池产业链中的典型应用(上篇)
    锂离子电池(LIBs)是一种充电电池,主要依靠锂离子在正极和负极之间的移动来完成充放电的工作。LIBs是公认的绿色环保化学电源,具有电压高,比能量大,放电电压平稳,循环性能好等优点,因而发展迅速,应用非常广泛。2022年锂离子电池行业产值破1.2万亿元,主要用于智能手机、平板电脑等3C领域,电动汽车、电动自行车等动力电池领域以及电网、5G基站等储能领域。锂离子电池(LIBs)在电池化成的过程中,电解液溶剂会发生还原分解,从而产生气体。此外,如果电池外包装材料的密封性不好,或者在恶劣环境下使用(比如高温、过充、过放、短路等),也可能会造成鼓胀现象。采用气相色谱仪对电池鼓胀产气进行成分分析,对电池研发、生产和安全使用具有重要的指导意义。产气主要成分:氢气、一氧化碳和二氧化碳以及甲烷、乙烯、乙烷等短链碳氢化合物。本例使用岛津Nexis GC-2030(搭配BID-2030介质阻挡放电等离子体检测器),对鼓包气进行分析。BID-2030分析系统采用上述分析系统,进样50微升,轻松实现一次进样对无机气体氢气、一氧化碳、二氧化碳以及碳氢化合物的高灵敏度检测。锂离子电池内部气体色谱图通过进样不同浓度的混合标准气体,建立各组分线性关系,各组分的色谱图和校准曲线如图所示。各个组分的线性创新设计的介质阻挡放电等离子体检测器(BID-2030),适用于除He和Ne之外的无机化合物和有机化合物分析,可轻松实现液体、气体样品的高灵敏度分析,同时具有优良的线性响应。BID-2030是锂离子电池产气分析的理想选择,让分析工作更加简单。注:根据分析目的,岛津可提供定制化系统气相,用于更精确的产气分析要求。数据来源于:LAAN-J-GC-E007本文内容非商业广告,仅供专业人士参考。8:44 2023/5/15
  • 美国科学家研发出微生物逆向渗析电池 可利用废水发电
    据英国《自然》杂志网站3月1日报道,美国科学家结合两种可再生能源技术开发出一种新技术——微生物逆向电渗析电池(MRC)。该技术不仅能净化废水,又能利用废水发电。相关研究发表在3月2日出版的《科学》杂志上。   该研究的领导者、宾夕法尼亚州立大学氢能中心和工程能源与环境研究所主任布鲁斯罗根表示,废水中蕴含有大量以有机物形式存在的能量。生活废水包含的化学能源是处理它们所需能量的10倍。生活废水加上家畜和食品生产产生的废水中蕴含的能量几乎足以维持全美水利基础设施的运行。   新方法使用的一种技术是微生物燃料电池(MFC),其能将废水中的化学能转化为可使用的电能并净水。MFC使用微生物群来分解和氧化有机物,此过程会释放出向阳极移动的电子。与此同时,水中的氢离子会通过质子交换膜并进入独立的阴极区。电子通过一个电路从阳极被吸引到阴极,从而产生电流。氢离子也与周围的氧相结合,形成清洁的水。   为获得更高的能量密度,罗根团队使用了另一种名为逆向电渗析(RED,使用清洁水和海水之间的盐度梯度来发电)的技术当“帮手”。使用RED技术时,两种不同来源的水被泵压通过一对膜,这对膜与带相反电荷的电极相连,会让正负电荷分别朝不同的方向行进,当离子朝它们各自的电极移动时,就会产生电流。但这一方法需要使用很多膜,因此成本很高。   罗根团队集合上述两者之长而研发的新系统名为微生物逆向电渗析电池,该系统包含一个由几对膜组成的RED堆,其位于一个MFC的阴极和阳极室之间,质子交换膜也位于MFC上。来自于这两个系统的液流被分开,独立操作但一起提高能量密度:RED堆会增加MFC的电流,与此同时,MFC电极之间的电压能使RED堆使用更少的膜进行操作。   这一系统能运转的一个关键是在RED堆中用碳酸氢铵溶液代替海水。这会提高能量密度,碳酸氢铵也能在堆内再生,使该堆成为一个封闭系统。新系统已被证明能获得每平方米3瓦的最大能量密度。新系统每立方米有机水能产生电能0.94千瓦时,而传统的废水处理方法处理每立方米水会消耗约1.2千瓦时的电能。“最新方法不仅让我们获得更多能量,也让我们能更快更好地净化废水。”罗根说。   加州大学伯克利传感器和执行器中心的联合主任林立伟(音译)表示,新系统也存在一个缺陷,有证据表明,一些氮气会从RED堆进入MFC的阳极室内,这会消耗碳酸氢铵的供应 而且,废水中的污物也可能堆积在膜上并堵塞RED堆。罗根解释道,使用碳酸氢铵溶液能避免污物堆积在与微生物室毗邻的膜上 另外,通过在与阳极最近的膜堆内使用更低浓度的离子溶液或使用仅允许离子在一个方向通过从而预防氮气回流到阳极室的双极膜,可以解决氮气越界的问题。
  • 干货:实验室选择燃料电池测试系统应注意哪些技术问题?
    燃料电池具有工作温度低、启动响应快、能源效率高、电池寿命长、产物无污染等优点,是交通、工业、建筑等领域实现能源转型的重要途径。当前,全球主要经济体都在加大氢燃料电池技术研究投入,破解氢燃料电池商用化难题。燃料电池测试系统作为氢能实验室科研必备仪器,发挥着重要作用。燃料电池测试包含电池性能测试(稳态模型、极化曲线V-I特性、极限电流、气体计量比、扩散增益、温度、压力、湿度、过载等)、气密性测试、耐久性测试及环境适应性测试等内容。一套功能强大的燃料电池测试系统可以帮助科研人员高效率完成测试工作,实验数据更准确,结果易重现,节约大量的宝贵时间。实验室选择燃料电池测试系统应该注意哪些技术问题呢?这3个技术点值得注意。1、 自动背压与手动背压背压的作用是根据燃料电池电堆进气需求,与空压机配合,提供适当流量和压力的空气。有自动背压与手动背压两种类型。实验室一定要首先考虑自动背压型燃料电池测试系统。手动背压依赖实验人员的动手经验,操作费时费力,不能非常细腻地调控数值,反应滞后,且存在压力波动现象,测试数据受人为干预因素较大,不利于结果复现。自动背压完全由计算机程序控制,可以连续实时保持恒流恒压的状态,保证了实验的重复性和精准性,避免物料浪费,加快研发效率。2、 电子负载多参数极化曲线测试是典型的燃料电池测试项目,通过描述输出电压和电流密度曲线,表征燃料电池的电化学反应和电子传输情况。在测试时,需要面临“0V启动”、“大电流”问题。具备“0V启动”功能的燃料电池测试系统可以从0电压开始测试,即便是满电流带载运行也无须担心设备问题。燃料电池测试系统的“大电流”选择也很重要,实验室测试所用的电子负载并不是越高越好。过高电子负载的燃料电池测试系统仪器规格不仅尺寸庞大,造价不菲。也非常占空间,操作复杂繁琐,维护保养成本高。很多测试实验根本用不到那么高的电流、功率。一般而言,0-300A即可满足绝大多数测试需求。合理的电子负载,不仅价格经济、不挑空间,而且功能完善、性能卓著。以武汉电弛新能源研制的DC 980Pro燃料电池测试系统为例,该系统电子负载规格10V/240A/1600W,具备0V启动功能,100毫秒超高响应速度,反极也能测试,电子负载的精度、分辨率与进口设备同水平。3、 质量流量控制燃料电池本质上是氢、氧化学反应的发电装置,质量流量控制至关重要,是衡量一套燃料电池测试系统的重要指标。当参与反应的氧气量不足时,电堆输出电压降低,质子交换膜过热,降低电堆寿命。反之参与反应的氧气量过高,电堆输出功率不会随之增加但对应的空压机功耗变大,燃料电池系统净输出功率减少。[1]以武汉电弛新能源DC 980Pro为例,流量计和压力仪表负责主要液体、气体和压力测量和控制相关任务。该系统拥有10000:1(0.01%-100%量程)超宽稳定控制,精度可+/- 0.125%满量程。阳极气体流量控制最大可到5 SLPM,阴极气体流量控制最大可达10 SLPM,应用国际一线品牌T型热电偶,连续实时检测燃料电池质量流量数据,为后续开发节能型燃料电池产品技术打下坚实基础。结语工欲善其事,必先利其器。燃料电池测试系统强大的应用功能不仅能帮助科技工作者快速完成分析测试工作,其多功能性特点也有助于材料学、界面科学、电化学、流体力学等多学科交流创新,对我国氢能源技术加速发展,意义非凡。引用资料[1] 西南交通大学 张玉瑾, 《大功率PEMFC空气系统控制策略研究》
  • 华裔教授参与研究将锂电池蓄电量提升十倍
    据美国《星岛日报》报道,电池技术的改良并非经常出现,有如美国西北大学(Northwestern University)一群工程人员所声称的突破更为罕见。华裔教授Harold Kung及其研究团队表示,已成功把锂离子电池的蓄电量及充电速度提升十倍。   据Kung教授指出,关键在于各层石墨烯(Graphene)之间的锂离子是如何移动。这些离子穿过电池内石墨烯层的速度直接影响到充电速度。为加快这过程,Kung教授决定在电池的石墨烯层刺上数百万个直径只有10至20纳米的极细小孔,为离子提供通往另一层的“快捷方式”。而结果发现这些刺孔电池的充电速度比传统电池快上十倍,15分钟内便可由零到充满电。   这成果未能满足研究员,Kung教授及其团队再着手为电池加大蓄电量。他们在各层石墨烯之间,注入细小集束的硅来增加锂离子的密度。这方法利用石墨烯的可塑性,避免过往改善蓄电量时所遇上的硅膨胀问题,从而让更多离子积聚在电极处。   以这方法制成的电池,每次充电便可用上超过一星期。Kung教授表示,现在已近乎两全其美,硅可提供更高的能源密度,而夹层则减少了因硅膨胀收缩所引致的容量损失。即使这些硅集束分裂也不会让硅失去。   但这电池仍有一项缺点,在充电150次后,蓄电量及充电速度皆大幅衰减。但正如Kung教授指出,蓄电量的增加将足以弥补这缺点。他在接受英国广播公司(BBC)访问时表示,即使在充电150次之后,这相等于一年或以上的运作,这电池的效率比现时市面上的锂离子电池还要高出五倍。
  • 高能量密度、长寿命锌碘液流电池研究新进展
    p   近日,中国科学院大连化学物理研究所储能技术研究部研究员李先锋、张华民领导的研究团队在高能量密度、长寿命锌碘液流电池研究方面取得新进展。研究成果作为“Very Important Paper”在线发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed.)上。 /p p   大规模储能技术是实现可再生能源普及应用的关键核心技术,液流电池由于具有安全性高、储能规模大、效率高、寿命长等特点,在大规模储能领域具有很好的应用前景。锌碘液流电池由于电化学活性好,电解质溶解度高,能量密度高(理论能量密度可达250.59Wh/L)等优势,具有很好的研究和应用前景。但是目前锌碘液流电池存在循环寿命短,功率密度低的问题。 /p p   为解决以上问题,该研究团队提出利用廉价的聚烯烃多孔膜(15美金/m2)替代昂贵的全氟磺酸离子交换膜,大大降低了电池成本。此外,该体系使用KI和ZnBr2的混合溶液作为电池的正负极电解质,大大提高了中性环境下电解质的电导率和稳定性。由于聚烯烃多孔膜的多孔结构在中性环境下表现出优异的离子传导能力,电池的工作电流密度大幅度提高。实验结果表明,在80mA/cm2下运行,单电池能量效率达82%,较之前报道的锌碘体系提高了8倍,能量密度达80Wh/L 在180mA/cm2运行条件下,电池的能量效率超过70%,表现出很好的功率特性。更为重要的是,聚烯烃多孔结构中充满的氧化态电解液I3-可以与锌枝晶反应,解决了由于锌枝晶导致的电池循环寿命差的问题。即便是电池因为锌枝晶发生短路,电池性能也能够通过膜孔中I3-对锌枝晶的溶解作用实现自恢复。该体系单电池在80mA/cm2下连续运行超过1000圈,性能无明显衰减,表现出很好的稳定性。为进一步证实该体系的实用性,研究团队成功集成出kW级电堆,该电堆在80mA/cm2下稳定运行超过300个循环,能量效率稳定在80%,表现出很好的可靠性。该电池目前仍处于研究初期阶段,需进一步提高其高电流密度下的可靠性,推进其实用化和产业化。 /p p   上述工作为开发新一代高性能的液流电池新体系提供了很好的借鉴,也为其他锌基液流电池的研发提供了新的思路。 /p p img title=" v183344_b1526963928105.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/ac1d0392-cdeb-44ed-937f-f9f31f657397.jpg" / /p p   大连化物所高能量密度、长寿命锌碘液流电池研究取得新进展 /p p /p p /p
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