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电动汽车论坛 电动汽车论坛-电动汽车网 『 电动汽车产业动态 』 【一周辣评】“蚁穴”结构解决锂枝晶 特斯拉充电站将脱网发电
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【一周辣评】“蚁穴”结构解决锂枝晶 特斯拉充电站将脱网发电  [复制链接]

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 自2015年、2016年丰田、本田先后发布了量产燃料电池汽车,引爆整个行业后,近期大量的燃料电池订单,将燃料电池又推向一个新的高度。

关于燃料电池和锂电池的电池技术路线之争,又开始频繁冲刷着眼球。

而事实上当前我国依然还是将锂电纯电动车定为国家战略,一方面是从中国能源安全和环境保护的角度出发,另一方面也考虑到了我国锂电产业有一定的产业基础。至于燃料电池,则跟西方发达国家差距实在太大,当前根本不具备产业化发展的可能性。但不可否认的事实是,燃料电池确实是高于锂电池一个层级。

除去燃料电池,各大企业都在纷纷布局的就是固态电池了,但在很多人的期待中还有一款锂金属电池一直蠢蠢欲动。

不过,锂金属电池在实际应用中受到一些限制,如在重复充/放电过程中Li枝晶以不可控的方式形成和生长,导致循环寿命短和严重的安全问题,包括电池的内部短路和热失控。然而关于解决锂枝晶的研究一直如火如荼地进行着。

下面就来看看本周锂电行业都有哪些新技术和大事件:

 

1、仿生“蚁穴”结构电解质搞定锂枝晶

 

随着便携式电子设备以及电动汽车的飞速发展,锂电池在容量方面的要求也是日益增高。金属锂由于其极高的比容量(3860 mAh/g)及低的电压(-3.04 V vs. 氢标准电极),有望作为下一代锂电池负极的最佳选择。

但是,在充放电过程中,金属锂易产生不可调控的锂枝晶,从而刺穿隔膜,影响电池的正常使用,因而锂金属负极在实际应用中不仅存在着安全隐患,而且其库伦效率较低。如何对电解质进行合理的设计,在保证锂离子传导的同时能够对锂枝晶进行有效的抑制,已逐渐成为锂金属电池研究的热点。

近日,北京大学郭少军教授和北京理工大学陈人杰教授发表了一篇研究性文章。通过借鉴自然界中的蚁穴结构,研究人员成功设计了一种以SiO2为骨架的离子化凝胶电解质。这种仿生离子化凝胶电解质不仅具有较高的离子传导率,而且能够自发地在锂负极表面形成保护层,从而有效地抑制了锂枝晶的生长。

研究人员利用该电解质与磷酸铁锂、普通三元正极及钛酸锂组装成扣式电池,并进行电化学性能测试,其中Li/LiNi1/3Mn1/3Co1/3O电池表现出~390 Wh/g的能量密度,Li/Li4Ti5O12电池在1000个循环以后,其容量保持率在99.8%以上。该成果为利用仿生概念设计高性能锂金属电池提供了一种新思路。

点评:最近有篇文章整理了一些花哨的电池技术,棉花、木头、三明治、玻璃瓶等都成了电池研究的重点方向,而如今连蚂蚁也落网了。有一种菜叫粤菜,据说但凡可入口,皆能成美食;有一种科学叫电池,不管能不能,研究了再说,万一实现了呢。

 

2、2D氮化硼纳米片 有效改善锂枝晶 

 

在众多抑制锂枝晶的方式中,使用具有高模量和高tLi+的固体电解质被认为是最有希望的方法之一。然而固体聚合物电解质在室温下的离子电导率不足以及固体陶瓷电解质的制备较为困难是其固有的缺点。尽管凝胶聚合物电解质(GPE)制备较为容易,而且具有高的离子电导率和优异的电化学性能可以解决这些问题。

然而大多数情况下需要引入SiO2、Al2O3和TiO2等无机填料机械地阻挡Li枝晶的生长,同时也牺牲了离子电导率。目前还没有报道通过少量添加(<1wt%)无机填料同时满足大部分所需性质(高的离子电导率,高tLi+和高剪切模量)的抑制Li枝晶的GPE的制备。

针对凝胶电解质存在的问题,韩国首尔大学的Jong-Chan Lee和韩国化学技术研究所的Dong-Gyun Kim首次报道了使用全氟聚醚(PFPE)官能化的2D 氮化硼(BN)纳米片(BNNF)作为多功能添加剂制备抑制Li枝晶的GPE的简单有效策略。

即使将PFPE官能化的BNNF加入到GPE中的最小添加量(0.5wt%)也可以提供高离子电导率,高tLi+和高机械模量,这都有助于有效抑制Li枝晶,改善LMB的电化学性能和安全性能。值得注意的是,Li/G-CFBN/LFB电池在10C的高倍率下仍显示出优异的循环性能,其它报道相比,这可以被认为是前所未有的高倍率长期循环性能。

评论:每个稍微有点成果研究出来的科学家都声称自己的方法前所未有,独一无二,何况这话出自韩国人之口。虽说韩国目前的电池走在中国前头,但就吹牛领域,别说只是一种添加剂有效抑制锂枝晶,就算是弹指间点石成金,也不离奇。

 

3、特斯拉充电站转型 摆脱电网依赖

 

鉴于传统电网供电仍需消耗大量的煤炭等资源,特斯拉电动汽车公司总裁马斯克6月9日在其个人推特上表示,特斯拉的超级充电站网络正处于转型时期,将彻底摆脱对电网的依赖,全部使用太阳能或电池供电。

近期一名网友在推特上表示特斯拉打着环保电动汽车的旗号,其超级充电站却仍然与当地传统火力发电的电厂相连。对此马斯克进行了回应,6月9日凌晨2:55其发表推文:“公众们有所不知特斯拉当初成立的契机,正是在2003年通用汽车大量从消费者手中召回电动汽车并在废车场集中处理之时。我们的充电站将逐渐使用太阳能和电池提供能量。久而久之,超级充电站将完全摆脱电网发电。”

这是马斯克针对该问题第一次公开发声,之前,公司仅声明部分使用太阳能发电。虽然2月特斯拉刚刚表示希望在Model 3正式上市前,超级充电站网络站点可翻倍达1万个。至于发电转型完成的时间马斯克并未说明。

点评:讲道理,老外在能源利用上有太多地方值得我们反思,尤其是是欧美地区,对太阳能极其重视。从可持续性发展角度,太阳能无疑需要大力研究,但就市场,尤其是中国市场,高度稳定的廉价供电基本否定太阳能的利润回报。而中国企业恰恰是十分配合市场导向的,这是幸也是不幸。

来源:高工锂电网
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很好很强大!!
很好很强大!!
新人初来咋到 多照顾
谢谢楼主分享!
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楼主辛苦了!!
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