阿貢實驗室研發PEDOT塗層 保護電池正極

2021-01-10 中國質量萬裡行
（圖源：阿貢官網）

製造性能優良的鋰離子電池，需要同時解決各種問題，比如保持電池的導電能力，確保電池多次循環後的安全性。據外媒報導，在一項新發現中，美國能源部阿貢國家實驗室的科學家們，通過氧化化學氣相沉積技術，研發一種新的正極塗層，幫助解決鋰離子電池的這些潛在問題。

在這項研究中，阿貢的研究人員 Khalil Amine及其同事，從鎳錳鈷(NMC)正極材料中提取粒子，用一種叫做PEDOT的含硫聚合物，將其包裹起來。當電池充放電時，這種聚合物為正極提供保護層，使其免受電池電解質的傷害。傳統塗層對正極粒子表面的保護只有微米大小，內部容易開裂。PEDOT塗層與之不同，它能夠穿透正極粒子的內部，增加額外屏蔽層。此外，PEDOT雖然阻止電池和電解質之間發生化學反應，但能保證必要的鋰離子和電子傳輸，這是電池運行所需要的。

該研究的第一作者、阿貢化學家Guiliang Xu表示：「這種塗層對於電池的所有工作過程和化學過程都是有益的；同時，能有助於防止或抑制所有導致電池退化或故障的反應。」

在很大程度上，這種塗層還能防止另一導致電池正極失活的反應。在此類反應中，正極材料轉變成另外一種尖晶石結構。另外，PEDOT材料具有阻止氧釋放的能力，氧釋放是NMC正極材料高壓降解的主要原因。Amine說，「PEDOT塗層能夠抑制充電過程中的氧氣釋放，使結構更加穩定，提高安全性。」

研究人員認為，通過使用這種塗層，NMC電池可以在更高電壓下運行，進而增加能量輸出，提高使用壽命。電池科學家可能擴大在高鎳NMC電池上應用該類塗層。

來源：蓋世汽車網

相關焦點

  • 新型PEDOT陰極塗層有助於延長鋰離子電池的使用壽命
    儘管實驗性質的電池設計方案已經取得了長足的進步，但現有的鋰離子電池仍有較大的改進空間。 阿貢國家實驗室的科學家們，剛剛開發出了一種被稱作 PEDOT 的新型陰極塗層，特點是能夠讓鋰離子電池更安全、長久地運行。
  • 研究人員發現:氧化鋁塗層可以保護電池正極 並促進電池反應
    ，測試氧化鋁塗層對正極的影響。該納米塗層可以保護正極不發生降解。 萊斯大學布朗工程學院（Rice University's Brown School of Engineering）的研究人員，將一層薄薄的氧化鋁塗在普通正極上，發現這會使電動汽車的電池性能更好，並具有更強大的離網儲能能力。 美國化學學會在研究報告中描述一種以前未知的機制。
  • Nature:重大突破,鋰空氣電池在美國研發成功!
    近日，來自美國伊利諾伊大學芝加哥分校、美國能源部（DOE）阿貢國家實驗室和加州州立大學北嶺分校的研究人員在《Nature》上發表了一篇研究成果，稱已經成功研發出「鋰空氣」電池，該技術產品最終可能成為鋰離子電池的最佳替代者，有可能幫助突破電動汽車裡程瓶頸。
  • 阿貢實驗室利用人工智慧優化材料工藝
    （圖片來源：阿貢實驗室）利用火焰噴霧熱解技術，可以大規模生產納米材料，而這又是生產各種工業材料的關鍵，如化學催化劑、電池電解液/正極和顏料。AMD智能材料設計主管Marius Stan表示：「科學家們將化學物質置入火焰中，等待粒子最後出現。這些粒子具有重要特性，可用於各種應用。」
  • 首次發現聚陰離子型鈉離子電池正極材料中過渡金屬離子遷移現象
    近日，廈門大學化學化工學院楊勇教授課題組首次發現聚陰離子型鈉離子電池正極材料中過渡金屬離子遷移的現象。過渡金屬離子的氧化-還原過程及其結構穩定性在可充鹼金屬離子電池的電極材料中起到極為關鍵的作用。在兩類主要的電池正極材料（聚陰離子型材料和層狀氧化物材料）中，過渡金屬離子均起到構建材料結構框架、提供反應電子的作用，其在框架中的結構穩定性亦對材料循環性能、容量、電壓、安全性的起著決定性的影響。過渡金屬離子在層狀氧化物材料晶格中的遷移問題已經引起了足夠的重視。
  • 廣東pedot pss的溶解性
    廣東pedot pss的溶解性 聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)由拜爾(Bayer AG)科學家於1988年在專利中提出，人們發現其具有穩定的摻雜態結構，因而具有優異的環境穩定的導電性。東莞帶羥基的pedot創建可伸展的PEDOT熱電發電機. 為了檢測PEDOT電極的柔性，需要將一個PEDOT電極測試鍵安裝於折彎機上。這臺機器的彎曲半徑可通過調整彎曲角度實現5毫米到50毫米的範圍，而彎曲周期則可通過嵌入式自動記錄器進行計算。圖5為彎曲測試中的屏幕截屏。例如，當彎曲角度為0度時，彎曲半徑為5毫米。
  • 美國尋求用錳取代鋰離子電池的鈷 儲能能力提升50%至100%
    據外媒報導，美國能源部阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory）的研究人員正在研發一種以錳為中心的技術，因為錳是地球上儲量最豐富的金屬之一。該項研究由美國能源部汽車技術辦公室（DOE’s Vehicle Technologies Office）提供資助，不僅可以用於電動汽車，還可以用於電網（風能、太陽能等變化性能源資源也需要利用電池存儲）和其他行業。對替代性材料的探索集中於電池負極材料。當電池處於充電狀態時，鋰離子會穿過電解質從負極流向正極，在放電時，該過程又會逆轉。
  • 珠海pedot會跟sno2反應嗎
    珠海pedot會跟sno2反應嗎 在過去，工程師們在設計電容觸控設備時，一直依賴於氧化銦錫(ITO)，人們認為這種材料太脆且不靈活，不適合在曲面上使用。作為ITO的替代品，PEDOT傳感器已經被證明可以經受50,000多次彎曲循環操作。PEDOT還提供了一個更划算的解決方案。
  • 【高工鋰電•技術π】阿貢實驗室:X-rays應用檢測鋰電快速充電缺陷
    通過準確了解鋰在電極中的分布情況，我們能夠準確地確定電池老化的不均勻方式。快充作為電動汽車使用者的「剛需」正在變的越來越受重視，聚焦於此，國內外的技術研發團隊都在加大在領域的投入。快速充電對於電動汽車來說非常重要，「美國能源部(DOE)阿貢國家實驗室的電池科學家Daniel Abraham表示：「通過準確了解鋰在電極中的分布情況，我們能夠準確地確定電池老化的不均勻方式。」快速充電的主要問題發生在鋰離子從正極傳輸到負極期間。如果電池緩慢充電，從正極提取的鋰離子逐漸在構成石墨負極的碳原子平面之間自我插入-這一過程稱為鋰嵌入。
  • 【遨優動力·技術】可用磁通密度提高至30%,阿貢國家實驗室研發新型電機
    日前，阿貢國家實驗室宣布其研發出了一款新的永磁電機，命名為HyMag。該款電機的革命性技術，可將永磁體的可用磁通密度顯著提高10％至30％，進而提高電動機的能效。 永磁電機的永磁體在被磁化後保持其磁化和磁通線，在概念上類似於保持電荷的電池。在上世紀90年代，由釹，鐵和硼組成的常規永久磁鐵在工業上普及。
  • 阿貢國家實驗室Adv. Energy Mater.:Li-O2體系中,過電位降低與過氧化鋰結構轉變的關係
    【成果簡介】近日，美國阿貢國家實驗室的陸俊、Cong Liu 和Khalil Amine（共同通訊作者）等研究學者，通過對正極結構的修飾改性顯著降低了Li-O2電池的過電位（0.4V）。）樣品A，B和C作為正極的Li-O2電池的首次實驗放電/電荷分布。
  • 美國阿貢國家實驗室Khalil Amine:鋰離子電池的一些進展
    以下是美國阿貢國家實驗室教授，Khalil Amine在本次論壇上的發言： 美國阿貢國家實驗室教授 Khalil同時從這裡我們能看到，不斷的去加強電池的能量密度，同時降低成本的話，我們前景還是非常明確的。比如在左邊展示的是現有的比如像聆風電動汽車的電池，一般是23kWh，125liters等等這樣一些數據，從這個角度，我們可以大幅縮小它的大小。另外我們需要去充分穩定電解液它的電壓，比如如果我們能夠達到4.7V電壓的話，在下一代的技術當中，我們就能夠去實現一個非常顯著的提升。
  • 美國兩研究機構研發鋰空氣電池 或延長電動車續航裡程數
    蓋世汽車訊 據外媒報導，研發人員設計了新款鋰電池，其電能或將比當前鋰電池高了5倍。據《Nature》期刊報導，該設計利用鋰與空氣中提取的氧氣發生反應，為該款鋰電池減重，未來或將被用於手機、筆記本電腦及電動車中，甚至還有可能延長電動車的續航裡程數。
  • 科學家的新發現，為核反應堆，核材料塗層提供了新方法！
    通過建立這些層，阿貢國家實驗室的科學家可以形成具有一組特定性能的化學精確塗層。燃料開發和鑑定小組經理阿貢國家實驗室核工程師Abdellatif Yacout說：我們正在開創將原子層沉積用於核應用的先鋒。阿貢國家實驗室在技術方面的專家，由Argonne傑出的研究員Michael Pellin領導，在這些進步中發揮了重要作用。
  • 廈大:首次發現聚陰離子型鈉離子電池正極材料中過渡金屬離子遷移現象
    近日，廈門大學化學化工學院楊勇教授課題組首次發現聚陰離子型鈉離子電池正極材料中過渡金屬離子遷移的現象。 過渡金屬離子的氧化-還原過程及其結構穩定性在可充鹼金屬離子電池的電極材料中起到極為關鍵的作用。在兩類主要的電池正極材料（聚陰離子型材料和層狀氧化物材料）中，過渡金屬離子均起到構建材料結構框架、提供反應電子的作用，其在框架中的結構穩定性亦對材料循環性能、容量、電壓、安全性的起著決定性的影響。過渡金屬離子在層狀氧化物材料晶格中的遷移問題已經引起了足夠的重視。
  • 研究人員開發了全新系列正極 有望取代鋰離子電池中常用的昂貴鈷正極
    美國橡樹嶺國家實驗室(OakRidgeNationalLaboratory)的研究人員開發了全新系列正極，有望取代目前鋰離子電池中常用的昂貴鈷正極，為電動汽車和消費電子產品提供動力。新型正極名為NFA(鎳、鐵和鋁基正極)。這種材料是鎳酸鋰的衍生物，可用於製造鋰離子電池的正極，並具有充電速度快、能量密度高、成本低和壽命長等優勢。
  • 美國尋求用錳取代鋰離子電池的鈷 儲能能力提升50%至100%/降成本
    蓋世汽車訊 作為地球上儲量最豐富的金屬之一，錳，可以取代電池陰極中昂貴的鈷。目前，電動汽車中的鋰離子電池在一定程度上會依賴鈷，此種藍灰色金屬可以安全地為電池提供更多電力，但也帶來了一個問題，即鈷的價格昂貴，還往往需要在政治不穩定的地區進行開採。
  • 芬蘭利用二氧化碳分子制電池保護塗層 讓電池更耐用/更高效
    【能源人都在看，點擊右上角加'關注'】當電池充電後被使用，就會形成一個複雜的SEI(固體電解質間相)層，其結構與由幾塊積木組裝而成、，電池能夠充電，還可以使用更長的時間。現在，阿爾託大學的研究人員首次使用二氧化碳生產電池保護塗層，未來此類塗層可以延長電池的壽命，並讓利用更高效的新電池材料成為可能。除了增加電池的耐久性，人工SEI還可以使用更高效的新型電極材料。電池總是由兩個電極組成，每個電極都有自己的特性，會影響到電池的性能。研究人員表示：「如果電池可以使用金屬鋰作為電極材料，將是一大好處。
  • 研發具多晶材料電池:鈉離子電池或優於鋰離子
    對於電池電極中的晶體材料而言，微觀結構的有序排列對於電池充放電過程中，電極內的離子傳輸具有實際意義。（圖片來源：美國能源部阿貢國家實驗室）據外媒報導，美國能源部阿貢國家實驗室（the U.S.Department of Energy’s Argonne National Laboratory）打造並測試了一種單晶電極，有望為全球的電動汽車、消費電子產品和其他應用研發先進電池。美國西北大學（Northwestern University）和芝加哥伊利諾伊大學（the University of Illinois）的研究人員也參與了該項目。
  • 研究人員開發緩解正極降解的策略 提升鋰離子電池性能
    蓋世汽車訊 作為電動汽車和消費電子產品等可再生應用的高性能電源，鋰離子電池（LIB）需要能提供高能量密度、而不影響電池壽命的電極。據外媒報導，美國西北大學（Northwestern University）等機構的研究人員探討高能量密度LIB電池正極材料發生降解的根源，並開發緩解降解機制的策略，以提升LIB電池性能。