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上半年电池性能升级领域10大材料创新技术盘点

发布时间:2016-07-18 00:00 作者:分析计量网 阅读量:415

新能源汽车行业的快速发展强劲刺激着锂电上游的市场需求,不少锂电企业纷纷开展材料市场布局。

梳理发现,近期已经有11家企业展开新动作。其中,格林美、当升科技、佳纳能源宣布扩产材料业务;*ST吉恩、湘潭电化、楚江新材、红宝丽借由募资合资等方式投资材料市场;*ST江泉、天际股份则直接收购材料企业;亚融科技、卓能材料选择直接成立自己的材料公司。

毋庸置疑的是,不管以何种形式进入锂电池材料领域,该市场被广泛看好。但锂电池材料在需求旺盛的背后,仍然面临着导电性能不好、能量密度待提高、循环寿命不长、充放电容量不足等问题。

一面是不断增长的市场需求,一面是材料性能还有不少难题待解决。在此前提下,解决锂电池材料性能问题显得刻不容缓。

为跨越这些障碍,提升锂电池材料性能,不少材料企业、电池企业,包括各大研究机构、高校不遗余力地研发各类材料新技术,向这些疑难问题发出挑战。今年上半年以来,业内都取得了哪些有关材料方面的最新成果呢?且看下文10大材料创新技术:

1.NEC发现新型“碳纳米刷”材料 有望提高电池性能

2016年6月30日,NEC宣布,在全球首次发现了名为“碳纳米刷”的碳材料。这种新材料可以提高蓄电池和传感器的性能,还能给塑料和橡胶赋予导电性。

碳纳米刷是使碳纳米角(CNH)呈纤维状聚合而成的。直径约为100nm,长度约为1~10μm.过去采用CNH的碳材料是CNH球状聚合体(球形CNH)。

碳纳米刷和球形CNH都具有分散性强、难以凝集的特点,两者的差异在于导电性。碳纳米刷的导电性达到球形CNH的10倍以上。其原因是,分散于母材中的球形CNH之间的距离比较远,而碳纳米刷的电子在相连的纤维结构中通过,电流容易流动。将碳纳米刷用于蓄电池电极的导电材料时,充放电速度可提高10~15%.

2.沃尔沃发布纳米材料新电池 电动车将减重15%

2016年5月,沃尔沃汽车宣布,他们在汽车电池轻量化方面取得了一项重大技术成果,可以让当前的电动汽车变轻15%.

沃尔沃发明的这种创新轻质电池结构是由一种新型纳米材料组成的,它包括由碳纤维、聚合树脂组成的纳米结构,以及植入其间的超级电容器。这款材料不但很轻,还可以做成薄片,从而更方便布置。另外,它具有很好的强度和适用性,可以取代车身面板,从而节省电池组所需空间。

沃尔沃表示,这种新电池材料成本更低,也更加环保。目前,该款技术还在实用化测试阶段。沃尔沃汽车已经制造了两辆S80试验车来检验这种电池材料的效果。试验车的后备厢盖采用这种材料取代了当前的汽车标准电池,甚至还用这种材料取代了车辆前端的稳定杆以及起停电池组。

3.合肥工大锂离子电池电极材料研发方面获新进展

2016年4月1日有媒体报道称,合肥工业大学化学与化工学院张卫新教授课题组与香港科技大学杨世和教授等合作,成功地在乙醇/水体系中制备了锂离子电池富锂、三元、高电位镍锰等锰基正极材料和过渡金属氧化物负极材料等一系列具有均匀形貌的一维微纳结构电极材料,并表示该方法具有很好的通用性。

实验结果表明,该项目所制备的均匀一维微纳结构富锂材料在10小时的缓慢放电和6分钟的快速放电测试中,其放电容量均得到大幅提升。而且该材料制作工艺简单,操作方便,反应的溶剂可以回收再利用,绿色环保,且易于实现产业化。

4.清华大学:石墨烯做电极材料的锂电池更安全

2016年3月,中国清华大学(Tsinghua University)的研究人员发现一种基于石墨烯纳米结构的锂金属电极材料,可用于抑制锂金属电池中的枝晶生长,进一步提升其电化学性能。

“我们发现,藉由大量减少局部电流密度,就能有效抑制锂枝晶的生长。根据这样的概念,我们采用具有超高比表面积的非堆栈石墨烯材料,打造出纳米结构的阳极。”清华大学化学工程博士研究生兼该研究的主要作者Rui Zhang解释,“此外,我们采用双盐电解液,取得更稳定且更灵活的固态电解质接口,以避免锂金属与电解液进一步发生反应。”

据报道,非堆栈石墨烯具有高孔隙容量(41.25px2 g-1),可以提供4.0mAh mg-1的高稳定循环性能,比锂离子电池中的石墨烯阳极(0.372 mAh mg-1)更高10倍。同时其高导电性(435 S cm-1)还带来较低的接口阻抗、稳定的充/放电性能,以及高循环效率。

5.中英专家利用真菌首次合成电池电极材料

2016年3月17日,由英国敦提大学教授杰弗里˙加德领导、中国科研人员参与的团队在新一期美国《当代生物学》杂志上报告说,俗称红色面包霉的粗糙脉孢菌是生物学研究中常用的一种模式生物,他们利用这种真菌合成的锰氧化物在用作锂离子电池的电极材料时表现出色。

这种混合物在用作锂离子电池的电极材料时,具有出色的“循环稳定性”:在充放电循环200次后,电池容量的保持率仍在90%以上。

加德说,与其他方法相比,这种电极材料合成方法更简单快捷,而且真菌菌丝体在生物矿化过程中可为金属沉积物提供支撑框架。与此同时,真菌菌丝的分支状结构能对化合物起到很好的分散作用,有助于氧化还原反应的发生。

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