登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
当前,锂离子电池已成为便携式电子设备、电动汽车、可再生能源系统等领域的主要能源转换和存储设备。商用锂离子电池的能量密度虽然有所提升,但其制造成本较高,且不易回收,难以满足便携式电子设备、可再生清洁能源、电网调峰等领域对高能量密度、低成本、环保储能器件的性能要求。
近日,中国科学院深圳先进技术研究院(以下简称深圳先进院)集成所功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳团队联合香港理工大学教授郑子剑团队,成功研制出新型硅—石墨双离子电池。
“该电池在上万次弯折过程中的单次压降仅为0.0015%,在10 C倍率下循环2000次后的容量保持率高达97%,在柔性储能领域展现出良好的应用前景。” 唐永炳向《中国科学报》介绍说。相关论文日前已发表于《先进材料》(Advanced Materials)。
从铝—石墨双离子电池说起
2007年,唐永炳在中国科学院金属研究所获博士学位,随后在导师成会明研究员(2013年当选为中国科学院院士)的推荐下,前往香港城市大学从事访问研究,并于2013年9月加入深圳先进院。
“成老师认为只有研发出新型高效低成本储能器件及其关键材料,才能真正促进钠、钾等非锂体系电池的发展。”唐永炳告诉记者,在成会明的指导下,他开始带领团队从事新型储能器件及材料的研究开发。2016年3月,唐永炳团队在《先进能源材料》上发表了第一篇关于铝—石墨双离子电池的研究成果。
此前报道的双离子电池,由于正、负极都采用石墨材料,石墨的振实密度较低,并且作为正负极的比容量都不高,导致双碳电池的能量密度较低。双离子电池的研究发展缓慢。
对此,唐永炳团队提出了活性材料/集流体一体化的设计思路。他介绍,相比现有传统石墨负极,铝等合金化型金属负极具有更高的理论比容量,在提高能量密度方面具有优势。“此外,铝具有优异的导电性和延展性,并且廉价且储量丰富,因此我们采用一体化设计的铝箔同时作为活性物质和导电集流体,构建了新型铝—石墨双离子电池。”
在后续的研究工作中,为了提高铝负极在新型电池中的稳定性,唐永炳团队还进行了铝负极的结构改性和界面调控,研发出三维多孔铝/碳负极、中空界面结构的铝负极、碳包覆纳米铝负极、活性材料/集流体/隔膜一体化电极、超快充放一体化柔性电池等。
“我们将这种一体化的设计新思路进一步拓展到不依赖于有限锂资源的钠、钾、钙基双离子电池体系,为发展新型高效低成本储能器件开拓了新思路。”唐永炳说。
联合攻关提升能量密度
目前,双离子电池的主要技术难点在于其工作电压较高(大于4.2伏),常规碳酸酯类电解液易氧化分解,造成电池充电效率降低。
“现在亟待设计研发高电压电解液体系,解决产气现象,并提升双离子电池的充电效率。”唐永炳说,“提高其能量密度的途径主要有两条,一是开发针对双离子体系的高容量正负极材料;二是研发高浓度电解液体系,减小电解液用量,从而提高能量密度。”
就负极而言,硅具有高理论比容量,且储量丰富,是提高双离子电池能量密度的理想负极材料。问题也随之产生,唐永炳团队发现,硅负极严重的体积膨胀问题制约了其在双离子电池中的应用。
尽管研究人员提出了纳米化、多孔结构、复合结构等多种改性方案,但多数采用金属材料作为集流体,硅负极与集流体之间的刚性界面接触造成界面应力集中,从而导致界面开裂甚至活性材料剥落,使得循环性能难以满足实际应用要求。
对此,唐永炳团队提出柔性界面设计策略,拟将硅负极构筑于柔性聚合物织物表面,从而对界面应力进行有效调控。他介绍道:“要实现硅负极在柔性聚合物表面的良好界面构筑,需要在二者之间设计具有良好导电性的界面缓冲层。”
郑子剑团队在柔性导电织物领域具有良好的工作基础,因此双方开展联合攻关。郑子剑团队主要负责柔性导电织物的制备研究,从而为硅负极提供柔性导电基底材料;唐永炳团队则以柔性导电织物为基底,开展柔性硅负极制备、电池组装、原位应力及电化学性能测试等研究工作。
此外,目前唐永炳团队在高浓度电解液的研发方面也取得了阶段性突破,已研发出高浓度高电压电解液体系,有望进一步提升双离子电池的能量密度和稳定性。
期望早日投入示范应用
近年来,唐永炳团队在能源材料化学领域,尤其是新型电池、柔性电池、新型正极材料等方向开展了一系列研究工作。除了前文列出的相关研究成果,该团队还采用多离子杂化策略,通过引入少量具有高动力学性能的离子,提升了钠、钾、钙离子等电池体系的倍率性能,为改善钠、钾、钙等新型电池体系的动力学性能提供了新的解决思路。
此外,为发展高效低成本且环保的新型正极材料,唐永炳团队还率先开展了草酸盐体系、混合聚阴离子体系等新型正极材料的开发及其电化学反应机理的研究工作。
从目前的发展来看,双离子电池未来的应用领域主要在储能领域。唐永炳颇为看好双离子电池的未来,比如,家用储能、UPS、通信基站、分布式储能系统等领域。但他谨慎表示:“双离子电池未来的具体应用还要取决于技术成熟度能否满足相关领域的技术要求。”
当前,唐永炳团队已联合深圳本地大型企业逐步开展双离子电池的产业化技术攻关研究,并取得了预期进展,已进入中试验证阶段。随着双离子电池技术的不断成熟,他希望通过努力,未来三到五年,产品从小型储能系统应用示范逐渐扩展到其他储能系统的应用推广。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
近日,研究机构EVTank联合伊维经济研究院共同发布了《中国小软包锂离子电池行业发展白皮书(2024年)》。白皮书数据显示,2023年全球小软包锂离子电池出货量54.8亿只,同比下滑2.6%,已经连续两年同比下滑。EVTank表示,全球小软包电池出货量的下滑叠加价格的下跌导致整个行业的市场规模在2023年同比下
日前,合康新能在在互动平台上表示,公司目前没有研发储能锂离子电池。
天力锂能4月16日在投资者互动平台表示,公司2023年研发投入占比接近往年水平,暂未研发锂硫电池。
北极星电池网获悉,据八闽国资消息,近日,宁德70000吨锂离子电池正极材料(CD车间)项目主体结构封顶仪式顺利完成。该项目是福建省重点项目,总投资24.45亿元,主要建设C、D两幢车间及相关配套,项目建成投产后,预计可年产7万吨锂离子电池正极材料。
得益于电池技术不断提升,以及中高端新能源乘用车车型增多,新能源汽车电池包容量越做越大正成为趋势。电池中国观察到,近段时间,国内多款热门中高端新车均搭载了70kWh-150kWh带电量的“大”电池包,纯电续航里程超600公里,甚至1000公里。这意味着“大”电池包已成为中高端新车标配,(超)长续航也成
北极星电池网获悉,据贝特瑞消息,4月8日上午,贝特瑞地中海年产5万吨锂离子电池正极材料项目在摩洛哥丹吉尔科技城举行开工仪式。贝特瑞地中海公司董事长杨顺毅,贝特瑞地中海公司总经理杨平州,丹吉尔地中海港集团服务板块董事长/摩洛哥丹吉尔科技城(SATT)总经理JaafarMrhardy,SATT常务副总经理/CR
4月9日,宁德时代德国图林根工厂获得了大众汽车集团模组测试实验室及电芯测试实验室双认证,成为全球首家获得大众集团模组认证、欧洲首家获得大众集团电芯认证的电池制造商(全球首家获得大众集团电芯认证的电池制造商为宁德时代集团总部)。此次认证,是国际一流车企对宁德时代测试验证能力,以及技术
在全球绿色能源和技术的发展浪潮下,我国电源结构持续优化,可再生能源发电装机规模屡创新高。目前,我国已建成了世界上最大的清洁电力供应体系,在全球清洁能源技术价值链中发挥着核心作用。不同于传统能源的是,可再生能源存在着供应不稳定的特点。不同地区、气候下的能源供需存在巨大的差异,在传统
2024年4月7日,为做好电动自行车废锂离子电池回收处置工作,提升电动自行车全链条管理水平,工业和信息化部节能与综合利用司组织召开电动自行车废锂离子电池回收体系建设座谈会,部分地方工业和信息化主管部门、自行车协会及电动自行车生产企业有关人员参加会议。会上,地方工信部门介绍了本地区在推动
北极星储能网获悉,据兰州新区生态环境局消息,近日,《兰州新区生态环境局关于甘肃金麟锂电新材料有限公司200kt/a磷酸系锂离子电池正极材料生产线建设项目环境影响报告表的批复》发布。据介绍,该项目总投资额高达30亿元,年度计划投资5亿元,建成后预计将实现年销售收入超过106亿元。
北极星储能网获悉,4月3日,瑞泰新材在回复投资提问时表示,公司的锂离子电池电解液添加剂以锂盐类添加剂为主,包括双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)以及三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)等,锂离子电池电解液添加剂现有产能共计487.5吨。公司与国内外多家固态电池企业均有合作,将
近日,中国科学院深圳先进技术研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其研究团队联合重庆理工大学教授周志明,采用高浓度电解液策略显著提升了双离子电池的能量密度及循环稳定性。相关研究成果以HighlyConcentratedElectrolytetowardsEnhancedEnergyDensityandCyclingLifeofDual-IonBattery为
近日,中国科学院深圳先进技术研究院唐永炳团队,研发出了一种基于不溶性有机负极材料的镁基双离子电池。相关成果发表于《能源存储材料》。该项目有望为发展新型镁离子电池电极材料及器件提供新的思路。“镁离子电池具有高容量、储量丰富、成本低等优势,未来在储能领域具有良好的应用前景。”团队成员
近日,中国科学院深圳先进技术研究院集成所功能薄膜材料研究中心唐永炳研究员及其团队成员成功研发出基于有机负极的高倍率、长循环钾基双离子电池。相关研究成果FastRateandLongLifePotassium-IonBasedDual-ionBatterythrough3DPorousOrganicNegativeElectrode在线发表在国际著名材料期刊AdvancedFunct
锂离子电池凭借着高能量密度和长寿命的优势,在消费电子产品领域取得了巨大的成功,近年随着电动汽车产业的快速发展,锂离子电池又开始在新能源领域攻城略地。然而在无限风光下,危机已经悄然出现,随着电动汽车的续航里程持续增加,对动力电池能量密度、成本等指标的要求也逐渐提高。对于锂离子电池而
近日,中国科学院深圳先进技术研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳(第一单位通讯作者)及其研究团队联合湖南大学教授马建民(合作单位通讯作者)和吉林师范大学教授杨景海(合作单位通讯作者)通过自模板法,成功制备出三维多孔微晶碳材料用于双离子电池正极,且容量大、循环寿命长。相关研究成果
近日,中国科学院深圳先进技术研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其研究团队成功研发出了一种基于双碳结构的钙型双离子电池。相关研究成果ANovelCalcium-IonBatteryBasedonDual-CarbonConfigurationwithHighWorkingVoltageandLong-CyclingLife已在线发表于国际材料科学期刊AdvancedScienc
在上一篇文章中我们介绍过双离子电池的工作原理,也分析了双离子电池相对于锂离子电池的优势(《锂离子电池掘墓者?双离子电池来袭》)。小编相信随着高容量正极碳材料的开发,以及相关电解液技术的逐渐成熟,双离子电池也能够逐渐走入到我们的日常生活。相比于国外,虽然国内双离子电池技术起步稍晚,
锂离子电池比能量高,循环性能好,在消费电子领域取得了巨大的成功,但是锂离子电池也是高成本的代名词,特别是在电动汽车这种对锂离子电池有着巨大需求的领域,对锂离子电池的成本将更加敏感。但是受限于原材料价格高企,特别是碳酸锂、Co和Ni等原材料在近期都有较大幅度的价格上涨,锂离子电池目前的
近日,中国科学院深圳先进技术研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其研究团队成功研发出了一种新型高性能、低成本的钠型双离子电池,有望代替现有锂离子技术并实现产业化。相关研究成果已在线发表于《先进能源材料》,并申请1项国际发明专利。近年来,锂的需求量随锂电池的广泛应用逐年快
近日,中国科学院深圳先进技术研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其研究团队成功研发出了一种新型高性能、低成本的钠型双离子电池,有望代替现有锂离子技术并实现产业化。相关研究成果ANovelTin-GraphiteDual-IonBatteryBasedonSodium-IonElectrolytewithHighEnergyDensity(《一种新型锡-
北极星储能网获悉,4月3日,瑞泰新材在回复投资提问时表示,公司的锂离子电池电解液添加剂以锂盐类添加剂为主,包括双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)以及三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)等,锂离子电池电解液添加剂现有产能共计487.5吨。公司与国内外多家固态电池企业均有合作,将
北极星电池网获悉,多氟多日前在机构调研时表示,公司是较早进行钠离子电池材料研发并逐渐形成一体化产业布局的企业之一,六氟磷酸钠供应大部分钠离子电池电解液企业,客户涵盖多家主流钠离子电池和电解液厂商。未来随着钠离子电池技术的发展和进步,公司六氟磷酸钠将会得到更广泛的应用。目前公司已完
北极星电池网获悉,3月27日晚间丰山集团发布股票交易异常波动公告称,公司股票交易连续三个交易日(2024年3月25日、2024年3月26日、2024年3月27日)收盘价格涨幅偏离值累计超过20%,根据《上海证券交易所交易规则》的有关规定,公司股票交易属于异常波动的情况。丰山集团表示,经公司自查并向控股股东
北极星储能网获悉,龙佰集团3月20日在回复投资者提问时表示,公司拥有的多个大型钒钛磁铁矿,储量巨大,具有丰富的钒资源。公司800吨/年废酸提钒项目已达标达产并实现对外销售。钒钛铁精矿碱性球团湿法工艺年产3万吨五氧化二钒创新示范工程目前正在推进中。公司看好钒电产业的未来发展,已经开始着手研
北极星储能网讯,近日,有投资者在互动问答平台询问海科新源子公司湖北宜昌占地1010亩投资105亿生产电解溶剂及添加剂等;是否已经投产?就目前进度能够为公司带来多少产能?海科新源回复:湖北25万吨电解液溶剂项目已建成投产,目前装置正常运行,1.27万吨添加剂项目正在建设中。
北极星储能网讯,近日,天赐材料发布《关于液体六氟磷酸锂产线停产检修的公告》。根据公告显示,公司计划于2024年3月11日开始对年产3万吨液体六氟磷酸锂产线进行停产检修,预计检修时间不超过30天。据了解,六氟磷酸锂是电解液成分最重要的组成部分。
北极星储能网获悉,3月5日,多氟多公告,董事会同意子公司在韩国设立合资公司,合资公司拟投资总额约为1300亿韩元(约7.01亿元人民币)。根据公告,多氟多子公司HFRNEWENERGYPTE.LTD与SoulbrainHoldingsCo.,Ltd.(以下简称“SBH”)设立合资公司(英文名称为S6FNEWENERGYCo.,Ltd.,暂定名),投资总额为1
北极星储能网获悉,瑞泰新材3月5日在回复投资者提问时表示,公司主要产品锂离子电池材料的最重要应用为新能源汽车电池和锂离子储能电池,这两种应用分别属于国家发展和改革委员会《绿色产业指导目录(2023年版)》(征求意见稿)中“节能降碳产业”和“清洁能源产业”的相关范畴;公司锂离子电池电解液
北极星储能网获悉,2月6日,安徽荻港海螺3MW/18MWh全钒液流电池电解液租赁服务中标结果公告。公告显示,安徽海螺洁能科技有限公司中标该项目,中标金额:1386000元/年。招标文件显示,文件明确采购需求:(1)提供3MW/18MWh全钒液流电池电解液的租赁服务;(2)维护和保证钒电池电解液的正常使用等。最
近日,大连化物所催化基础国家重点实验室无机膜与催化新材料研究组(504组)杨维慎研究员和朱凯月研究员团队在锌离子电池电解液研究方面取得新进展,揭示了电解液中水含量对正负极界面动力学和可逆性的影响,发现通过适当的调控电解液中的水含量,可以打破锌离子电池中高容量和长寿命难以兼得的限制,
北极星储能网获悉,1月16日,湖北安陆市“中部钒都”全产业链基地建设战略合作协议签约仪式暨武汉科技大学安陆钒产业研究院开工仪式举行。会上,安陆市委常委、副市长徐保成与海南美盛集团董事总经理、湖北美盛矿业有限公司董事长林栋,湖北工建集团党委委员、常务副总经理陈常青,大力储能技术湖北有
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!