鋰金屬陽極的新型凝膠聚合物電解質

2020-08-29 汽車材料網

SK Innovation和John Goodenough教授的團隊將共同開發具有更高能量密度,更好的安全性和具有競爭力的成本的下一代電池。感興趣的領域是一種新型的凝膠聚合物電解質系統,該系統具有抑制鋰金屬陽極電池中枝晶生長的潛力,並最終縮短了全固態鋰金屬電池的上市時間。

John Goodenough教授是2019年諾貝爾化學獎得主,也是鋰離子電池領域的頂尖人才之一。「 Goodenough和德克薩斯大學奧斯汀分校的Hadi Khani博士致力於為鋰金屬電池開發獨特的凝膠聚合物電解質,以具有競爭力的成本提供更高的能量密度和更好的安全性。」

根據SK Innovation的說法,當前的鋰離子技術「不可能克服800 Wh / L的能量密度」,並且要更高-像1,000 Wh / L那樣,鋰金屬陽極與固態電解質結合起來「有希望的解決方案」。

「儘管有這些優點,但要實現全固態鋰金屬電池還需要克服一些技術障礙。一個關鍵的障礙是枝晶生長,細小的針狀突起會給電池造成問題。這些增長在鋰表面上金屬可能會導致能量損失和故障,從而導致電池災難性故障,甚至造成安全隱患。

為了克服這一障礙並將下一代電池推向市場,SK Innovation與Goodenough和Khani計劃開發一種新的凝膠聚合物電解質系統,該系統將均勻地輸送鋰離子,同時過濾不想要的離子,從而最終抑制枝晶的生長。目的是開發一種具有弱配位陰離子體系的微孔聚合物基質,該基質可用於更大,功能更強的細胞。」

在商業產品中找到並實施正確的解決方案可能要花費數年的時間,但是我們對這一進展感到非常樂觀。

如今,如此眾多的實驗室每天都在研究一種新的化學物質或更好的材料,因此電池技術的顯著改進只是時間問題。


註:汽車材料網翻譯整理,原創文章未經許可不得轉載!

相關焦點

  • 基於交聯網絡凝膠聚合物電解質助力無枝晶、寬溫度範圍鋰金屬電池
    由於平臺標題字數限制,原標題為:基於交聯網絡的凝膠聚合物電解質助力無枝晶、寬溫度範圍鋰金屬電池【研究背景】鋰金屬電池由於具有極高的能量密度,已成為最有前景的能源儲存系統之一。然而現有的碳酸酯基電解液與鋰金屬電極之間的副反應會形成不穩定的固態電解質界面膜(SEI),導致鋰枝晶的不可控生長,同時電解液易燃、易揮發、容易洩露的缺陷給電池造成嚴重的安全隱患。採用固態聚合物電解質可有效抑制鋰枝晶的生長,而其較低的離子電導率限制了其在室溫下的應用。將室溫離子液體與聚合物複合製備得到的凝膠聚合物電解質可在保持高安全性的同時,顯著提高聚合物電解質的室溫離子電導率。
  • 青島能源所開發出高性能鎂電池用凝膠聚合物電解質
    在眾多鹼金屬和鹼土金屬負極中(鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鋅),鎂金屬負極擁有不易長枝晶、高體積比容量(3833mAh/cm3,鋰金屬僅有2036mAh/cm3)、高儲量(地殼元素中含量第五)、低成本(只有鋰金屬的1/30)等諸多競爭性優勢。
  • CCS Chemistry | 新方法-原位共聚製備高性能鈉離子電池凝膠電解質
    中科院化學所郭玉國研究員、殷雅俠研究員團隊提出了一種雙單體原位共聚製備三維網絡結構凝膠聚合物電解質的方法,同時構建了基於該新型電解質的鈉離子電池。所得電解質展現出高的室溫離子電導率,良好的熱穩定性和寬的電化學工作窗口。良好的安全性、熱穩定性以及無液體洩漏是鈉離子電池(SIBs)成為大規模能量存儲體系的基本要求。
  • 半液態金屬陽極,下一代電池的新範式
    卡內基梅隆大學的研究人員開發了一種包含鋰微粒的雙導電聚合物/碳複合基質,可用於下一代電池的電極材料。phys.org網站6月12日報導,最新一期的《焦耳》雜誌發文稱,美國卡內基梅隆大學的研究人員開發了一種半液態鋰金屬陽極,這種陽極設計有望成為下一代電池的新範式。使用新型半液態電極的鋰電池或可具備更高的容量,並且比傳統鋰電池更安全。鋰電池是現代電子產品中最常見的可充電電池之一。
  • 鋰電池、鋰離子電池和鋰聚合物電池的區別
    摘要:鋰電池、鋰離子電池和鋰聚合物電池在原理上是不同的。
  • 美國研發新型柔軟固體電解質 可改善鋰金屬電池增加電動汽車續航
    蓋世汽車訊 為了研發能夠讓電動汽車(EV)的續航裡程達到數百英裡的可充電電池,科學家們都致力於用鋰金屬陽極取代現有電動汽車電池中使用的石墨陽極。 現在,據外媒報導,美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室(Berkeley Lab)的研究人員與卡內基梅隆大學(Carnegie Mellon University)合作,研發了一種新型的柔軟固體電解質。此種電解質由聚合物和陶瓷製成,可以在樹突擴散以導致電池失效之前,抑制樹突在早期成核。
  • 最新研究:下一代鋰金屬電池新技術
    鋰電池是以鋰金屬或鋰合金為陽極材料,使用非水電解質溶液的電池。隨著二十世紀末微電子技術的發展,小型化的設備日益增多,鋰電池隨之在許多領域得到了大規模的實際應用。他們結合了顯微鏡、核磁共振(類似於MRI)、和計算模型,發現向常規鋰電池電解質中添加少量鉀鹽會在鋰/電解質界面產生獨特的化學作用,從而擴展下一代鋰金屬電池的新技術。如圖所示,當在常規鋰電池電解液中循環使用時,鋰金屬電池表現出微觀結構的增長(左)。向電解液中添加鉀離子可調節電池運行過程中的降解,防止微結構的生長,並導致更安全、更持久的電池(右)。
  • 鋰離子電池和鋰聚合物電池的區別
    它們的主要區別在於電解質的不同,液態鋰離子電池使用液體電解質,聚合物鋰離子電池則以固體聚合物電解質來代替,這種聚合物可以是「幹態」的,也可以是「膠態」的,目前大部分採用聚合物凝膠電解質。   鋰聚合物電池和鋰離子電池哪個好   鋰聚合物電池好。   鋰聚合物電池是鋰離子電池升級換代產品。
  • 斯坦福研發新型電解液制鋰金屬電池 可減輕電動汽車重量/延長續航
    廣泛用於智慧型手機、電動汽車等各種產品中的鋰離子電池有兩個電極,一個含有鋰的陰極以及一個通常由石墨製成的陽極。當電池被使用以及在充電時,電解質溶液就會讓鋰離子在陽極和陰極之間來回穿梭。與如今傳統的鋰離子電池相比,鋰金屬電池每千克可多容納一倍的電力,只需用鋰金屬取代石墨陽極,就可以存儲更多的能量。
  • 史丹佛推出全新液態電解質,鋰陽極電池終於有機會成真
    鋰離子電池之所以能順利運作,負責在陽極與陰極之間傳遞鋰離子的電解質功不可沒,但同時電解質也是電池的致命弱點,傳統的碳酸鹽電解質具備易燃燒缺點,在電池安全性埋下隱形炸彈,而最近美國史丹佛大學研發出的全新電解質或許能解決這問題,還有助鋰陽極電池發展。
  • 改善新一代鋰金屬電池性能的新技術
    哥倫比亞大學開發了一種防止枝晶生長的技術,其是鋰金屬陽極(負極)的主要課題。鋰硫電池、鋰空氣電池、全固態鋰電池等新一代鋰電池有望作為輕量、持久且低成本的儲能設備,為電池行業帶來革新。為實現這些電池的商業化,枝晶在鋰金屬陽極上的生長是必須解決的課題之一。精細結構的枝晶在電池運行時形成,會引起短路,從而造成起火或爆炸,極具危險性。
  • 院士團隊固態電解質成果遭質疑 儀器大戰佐證關鍵論點
    2019年1月25日,清華大學材料科學與工程學院南策文院士和李亮亮副研究員團隊通過系統實驗結合第一性原理計算,探究了一種新型的PVDF基固態電解質與鋰金屬陽極之間的界面,發現原位形成具有穩定、均勻鑲嵌結構的納米級界面層可以有效抑制鋰枝晶的生長。
  • 專家研發新型電解液:大幅提升鋰金屬電池性能
    本文轉自【快科技】;6月22日,據外媒報導,美國史丹福大學的研究人員發表在《自然-能源》(Nature Energy》上的一項新研究,展示了一種全新的電池電解液技術如何提高鋰金屬電池的性能。鋰金屬電池相比鋰離子電池更輕,並且相同的重量下能夠帶來兩倍於鋰離子的能量。因此,鋰金屬電池是一項對電動汽車及其他設備更有前途的電池技術。但鋰枝晶生長是影響鋰金屬電池安全性和穩定性的根本問題之一。
  • 軟固體電解質材料可有效抑制鋰電池陽極上的枝晶生長
    外媒報導稱,美國勞倫斯·伯克利國家實驗室的科學家們已經研製出了一種新型電解質,有望極大地提升電動汽車的續航裡程。通過將鋰電池陽極中的石墨材料換成純鋰金屬,其有望在能量密度和充電速度上實現新的突破。此外由軟質和固態材料製成的新型電解質,能夠有效抑制對電池性能造成嚴重損害的枝晶的生長。表面平滑的電池陽極 X 光圖像(來自:Berkeley Lab)由於具有出色的能量密度,鋰金屬在能源界被寄予了厚望。通過持續的改善,純鋰金屬電極有望讓電池容量提升至當前的 10 倍,且極大地縮減充電所需耗費的時間。
  • 東華大學王宏志團隊《ACS AMI》:基於穩定水凝膠電解質的柔性且可...
    ., 2020, DOI: 10.1002/adfm.202002508),基於雙層異質結構固態電解質的高安全、高能、極端環境耐用型鋰金屬電池(Adv. Energy Mater., 2020, DOI: 10.1002/aenm.202000709)。
  • SKI聯手Goodenough開發鋰金屬電池
    SKI|鋰金屬電池文章來源自:高工鋰電網2020-08-03 09:21:48 閱讀:45 SKI正在加快其下一代電池技術的開發。外媒報導稱,SKI日前宣布公司將與2019年諾貝爾化學獎得主、被稱為「鋰離子電池之父」的JohnB.Goodenough教授合作研發下一代電池技術。
  • 日本在室溫下合成陶瓷柔性片狀電解質 可加速鋰金屬電池上市
    電動汽車,黑科技,前瞻技術,電池,陶瓷柔性片狀電解質,鋰金屬電池,鋰金屬電池陶瓷電解質(圖片來源:東京都立大學)化石燃料滿足了全球大部分的能源需求,包括電力。不過,化石燃料正在被耗盡,而且燃燒化石燃料會導致二氧化碳和有毒氮氧化物等其他汙染物直接排放到大氣中。
  • 專家研發新型電解液:大幅提升鋰金屬電池性能
    6月22日,據外媒報導,美國史丹福大學的研究人員發表在《自然-能源》(Nature Energy》上的一項新研究,展示了一種全新的電池電解液技術如何提高鋰金屬電池的性能。鋰金屬電池相比鋰離子電池更輕,並且相同的重量下能夠帶來兩倍於鋰離子的能量。因此,鋰金屬電池是一項對電動汽車及其他設備更有前途的電池技術。
  • 中科院Adv Energy Mater: 基於PVDF-HFP改性凝膠聚合物電解質的...
    因此,具有無機固體電解質或聚合物電解質的固態電池由於其不燃性和高安全性引起了越來越多的關注。其中,具有較高離子電導率的凝膠聚合物電解質電池更適合於實際應用。另一方面,雙離子電池(DIB)由於其高工作電壓,低成本,環保易回收等優點而受到越來越多的關注。然而,由於常規液態電解液在高工作電壓下易分解,大多數DIB的循環穩定性仍有待提升。