普渡大學研發出銻納米鏈負極 可以提高電池容量和充電速度

2020-12-19 太平洋電腦網

普渡大學研究人員宣布了一項技術突破,可能對未來電池研發產生重大影響。 普渡大學研究人員表示,手機或電腦中電池運行時間,取決於電池內負極材料中可以儲存多少鋰離子,當這些鋰離子耗盡時,電池就不能再提供電流。

某些材料可以存儲更多的鋰離子,但是這些材料通常太重或外形存在問題,無法在現代電池中取代石墨。普渡大學科學家和工程師們研發了一種新方法,可以採用上述材料生產電極,這樣可以增加電池的運行時間,使電池更加穩定,同時縮短充電時間。

研究人員研發了一種新的網狀結構,稱為銻納米鏈。銻是一種類金屬,可增強電池中鋰離子容量。科學家將銻納米鏈電極與石墨電極進行了比較,結果發現採用銻納米鏈電極,硬幣大小的電池充電僅耗時30分鐘,同時鋰離子容量增加了一倍,進行了100次充放電循環。

研究小組指出,一些商用電池已經使用了類似銻金屬負極的碳金屬複合材料。然而,這些材料在存儲鋰離子時,體積會膨脹三倍,在電池充電時會造成安全隱患。該小組開發出一種銻顆粒,它的納米鏈形狀,克服了上述複合材料在充電時會膨脹的缺點。研究小組注意到,銻納米鏈,使鋰離子容量在至少100次充放電循環中保持穩定,同時,研究小組認為,進一步的充放電循環,也不大可能降低電池容量。

【來源:cnBeta.COM】

相關焦點

  • 普渡大學制納米鏈電極 增加電池容量/縮短充電時間
    據外媒報導,手機、電腦或電動汽車中電池壽命的長短取決於電池負極材料中可以存儲多少鋰離子。如果電池中的鋰離子被耗盡,就無法產生電流來驅動設備,因而設備就無法使用。
  • 充電只需幾秒還能變色 帝國理工學院使用塑料薄膜和鹽水研發無毒電池
    該款新型電池原型的設計原理(在電池充電時,能夠改變顏色)也能應用於現有的電池技術上,為儲能、生物傳感和智能變色材料創造新設備。目前使用最廣泛的電池是鋰離子電池,此種電池容量相對較高(可以存儲大量電荷),但是不能快速充電或放電。此外,還具備有機電解質和其他危險易燃材料,因而需要小心處理和放置。與傳統鋰離子電池相比,該款電池原型存儲的電荷更少,但是其可在幾秒鐘內充放電。
  • 高比能量鋰離子電池矽基負極材料研究進展
    同時, 矽在地球上儲量豐富, 生產成本很低, 且矽的電壓平臺為0.3~0.5 V, 在充電過程中不存在析鋰隱患, 大大提高了鋰離子電池的安全使用性能。 但其在充放電過程中, 由於鋰化和脫鋰循環期間的高體積變化(200%-300%), 造成顆粒粉碎和其表面的固相電解質層重複形成, 最終導致矽基負極材料容量的損耗和循環性能較差等問題。
  • 新型納米矽鋰電池問世:5倍傳統鋰電池容量,整車續航裡程翻倍!
    同時,中國在新能源電池的核心技術方面也不斷傳來好消息,80歲的中國鋰電池第一人陳立泉帶著他的團隊研發出了新型的電池材料。 新型納米矽鋰電池問世,容量是傳統鋰電池的5倍 央視財經《經濟半小時》欄目視頻 80歲的中國工程院院士陳立泉是中國鋰電產業的奠基人。
  • 電池:分類、原理、歷史、充電、容量
    這三種電池的正極都是二氧化錳,而負極分別為鋅、鋅和鋰。另一類是沒電了再充電的二次電池,代表是鉛酸蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池,還有我們手機、電腦裡使用的鋰離子電池。這四種電池的正極分別為二氧化鉛、氫氧化鎳、氫氧化鎳和鈷酸鋰,而負極分別為鉛、鎘、儲氫合金和石墨。
  • 鋰離子電池負極衰減的主要機理和應對方法
    1.1.3 析鋰由於石墨類材料的嵌入電位接近於鋰電位,因此,充電過程中一旦發生金屬鋰的沉積或者鋰枝晶的生長,隨後鋰與電解液的反應將加速電池性能的衰減,大面積的析鋰將引起電池內部短路以及熱失控的發生。低溫充電、電池負極相對正極的過量較少、電極極片尺寸不匹配(正極邊緣覆蓋負極)、電位作用(局部極化程度不同、電極厚度和孔隙率作用)均會增大析鋰的風險。
  • 李泓團隊:新型電池問世,整車續航裡程翻倍!容量是傳統鋰電池的5倍
    同時,中國在新能源電池的核心技術方面也不斷傳來好消息,80歲的中國鋰電池第一人陳立泉帶著他的團隊研發出了新型的電池材料。 新型納米矽鋰電池問世,容量是傳統鋰電池的5倍 △央視財經《經濟半小時》欄目視頻 80歲的中國工程院院士陳立泉是中國鋰電產業的奠基人。
  • 鋰化技術在鋰離子電池中的最新研究進展及其在高比能矽負極中的...
    作為最有前景的下一代高容量鋰離子電池負極材料,矽具有高的理論比容量(>4000 mA·h/g),最優的工作電勢平臺(0.3 V vs. Li/Li+ )且與電解液反應活性低(不與電解液發生溶劑共嵌入反應),受到世界各國的關注。一旦矽負極的研究取得實質性突破進展,不僅可以大幅度降低電池的成本,而且極大地提高了電池的體積比能量密度和續航能力。
  • 石墨烯電池的原理是什麼?石墨烯在鋰離子電池負極材料中的應用
    石墨烯在鋰離子電池負極材料中的應用   石墨烯直接作為鋰離子電池負極材料   石墨烯直接儲鋰的優點:1) 高比容量:鋰離子在石墨烯中具有非化學計量比的嵌入−脫嵌,比容量可達700~2000 mAh/g;2) 高充放電速率:多層石墨烯材料的層間距離要明顯大於石墨的層間距,更有利於鋰離子的快速嵌入和脫嵌。
  • 納米科學:獨特的雙層陰極結構可提高電池性能!
    納米科學:獨特的雙層陰極結構可提高電池性能!採用這種陰極材料的測試電池表現出改善的高壓循環特性 - 您需要快速充電的電動汽車和其他需要大容量存儲的應用。科學家在2016年1月11日的「 自然能源 」雜誌上發表的一篇論文中描述了陰極材料的微納米級細節。「我們在伯克利實驗室的同事能夠製造出具有兩層複雜程度的顆粒結構,其中材料的組裝方式可以保護自身免受降解,」Brookhaven Lab物理學家和Stony Brook大學兼職助理教授Huolin Xin解釋說。
  • 東芬蘭大學研發混合材料提升鋰電池矽陽極性能 將電池容量提升2倍
    雖然用矽將鋰離子電池中的石墨取代後,有利於提升電池容量。不過,矽也有很多缺點。為此,東芬蘭大學的研究人員提出了一種混合材料。  據外媒報導,東芬蘭大學(the University of Eastern Finland)的研究人員研發了一種新型混合材料,由介孔矽微粒和碳納米管混合而成,可以改善鋰離子電池中矽的性能。電池技術的進步對可持續發展和實現氣候中和來說至關重要。  全球的國家和公司都在尋求新型可持續性技術,以從運輸、消費品生產到能源生產都可實現氣候中立。
  • 新型納米矽鋰電池問世!整車續航裡程翻倍 公交車8分鐘充電超60%
    同時,中國在新能源電池的核心技術方面也不斷傳來好消息,80歲的中國鋰電池第一人陳立泉帶著他的團隊研發出了新型的電池材料。新型納米矽鋰電池問世,容量是傳統鋰電池的5倍 80歲的中國工程院院士陳立泉是中國鋰電產業的奠基人。上世紀80年代,陳立泉和團隊在中國率先開展了固體電解質和鋰二次電池研究。
  • 上海大學在黑鱗(BP)作為鈉電池負極材料研究取得進展
    電化學性能測試表明,通過合理的控制BP的鈉化程度,即BP作為鈉離子電池負極的放電容量,可以使BP在循環過程中維持其層狀結構,從而提高BP作為鈉離子電池負極材料的循環穩定性。結合原位TEM觀測,該工作系統地研究了在給定的放電比容量,進行鈉離子半電池充放電循環性能的研究,通過合適地降低放電比容量,BP的循環性能顯著提高。
  • 科學家研發出矽基新型電池材料 5分鐘充電80%(附受益股)
    來源:金融界網站想要大面積普及新能源汽車,續航裡程和充電速度是必須要解決的頭號問題。據報導,韓國科學研究院(KIST)近日成功研發出矽基陽極材料,用於替代當前電動車動力電池普遍使用的石墨材料。據悉,矽基陽極可將電池容量提高四倍之多,同時可在短短5分鐘內充滿電至其全部容量的80%。 在新能源汽車追求高續航裡程的迫切需求下,動力電池也在積極尋找新型高能量密度材料。作為提升電池能量密度的兩大材料,正極和負極還有較大提升空間。目前主流的石墨電極材料在能量密度方面的發展已接近其理論最大值。
  • 鈉離子電池助力電網儲能、硫硒化鉬雜化負極、陽離子COF、硝酸鋰...
    在這項工作中,北京理工大學陳人傑課題組設計了由1T和2H混合相組成的寡層鉬硫硒化物(MoSSe),以提供高的離子/電導率、低的Na+擴散勢壘和穩定的Na+儲存。還原氧化石墨烯(rGO)用作導電基底以形成3D電子傳輸路徑。所得到的MoSSe@rGO負極在有機電解質和固態電解質中均顯示出高的容量和倍率性能。
  • 公交車8分鐘充電超60%!你的電池該換了?
    同時,中國在新能源電池的核心技術方面也不斷傳來好消息,80歲的中國鋰電池第一人陳立泉帶著他的團隊研發出了新型的電池材料。上世紀80年代,陳立泉和團隊在中國率先開展了固體電解質和鋰二次電池研究。1996年,他帶領科研團隊在國內率先研製出鋰離子電池,率先解決了國內鋰離子電池規模化生產的科學技術與工程問題,實現了國內鋰離子電池的產業化。
  • 侯仰龍課題組採用複合法製備出新型鋰離子電池負極材料
    近日,著名學術媒體Wiley出版社的Materials Views China對侯仰龍課題組進行了專訪,介紹了侯仰龍教授通過綜合利用金屬氧(硫)化物與石墨烯的各自優勢,開發出新型鋰離子電池負極材料。
  • 矽單質作為負極材料是電池充放電原理-電子發燒友網
    電池蓋板是將裸電芯密封使之與外界隔絕的方殼電池頂蓋,每個方殼電池都由蓋板和殼體組成外殼,蓋板主要包括頂蓋片、正負極柱、防爆閥、翻轉片幾個部分。 單獨使用矽晶體作為負極材料容易產生以下問題: 第一、在脫嵌這個過程中,矽晶體體積出現了明顯的變化,這樣的體積效應極易造成矽負極材料從集流體上剝離下來,導致極片露箔引起電化學腐蝕和短路等現象,影響電池的安全性和使用壽命。
  • 續航300公裡 新型電池讓電動汽車甩掉「充電焦慮」
    寧德時代新能源科技股份有限公司(以下簡稱寧德時代)科研項目主管程曉燕告訴科技日報記者,搖椅的兩端為電池的兩極,鋰離子在搖椅的兩端來回奔跑。充電時,鋰離子從電池的正極經過電解液移動到負極。作為負極的石墨呈層狀結構,鋰離子通過層間嵌入到石墨中,嵌入的鋰離子越多,充電容量越高。   衡量電動車充電效率的一個關鍵指標是充放電倍率(C)。充放電倍率,可以簡單理解為充、放電的速率。
  • 新型銅基負極助力高比能鋰離子電池
    隨著鋰離子電池能量密度的不斷提升,傳統的石墨材料已經遠遠無法滿足高比能電池的設計,為了解決石墨負極材料容量偏低的問題,人們開發出了多種高容量的負極材料,例如矽基材料、錫基材料等,這些材料的容量普遍在1000mAh/g以上,極大的提升了鋰離子電池的能量密度。