新一代鋰二次電池技術(shù)

發(fā) 起 人：114CXY

領(lǐng) 域：新能源

立項時間：2018-5-23

項目狀態(tài)：待審核

研究內(nèi)容：

研究具有鋰離子脫嵌反應(yīng)機(jī)制和電化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)機(jī)制相結(jié)合的超高比容量新型層狀氧化物正極材料的理性設(shè)計與可控制備方法；

研究三維骨架支撐低應(yīng)變鋰金屬復(fù)合負(fù)極技術(shù)；

研究電極/電解質(zhì)界面兼容性及其循環(huán)過程中的結(jié)構(gòu)性能演變規(guī)律；

研究鋰金屬二次電池的失效機(jī)理及環(huán)境的使役行為。

考核指標(biāo)：

應(yīng)用所研發(fā)新型層狀氧化物正極材料和鋰金屬復(fù)合負(fù)極材料，研制出能量密度達(dá)500Wh/kg的鋰金屬二次電池，單體電池容量大于10Ah以上，循環(huán)壽命常溫下達(dá)500次。

發(fā)表學(xué)術(shù)論文不少于10篇，申請發(fā)明專利不少于10件，其中PCT專利不少于2件；

引進(jìn)/培養(yǎng)高層次人才不少于1名。

蓋世汽車訊 盡管鋰電池仍被認(rèn)為是未來十年內(nèi)主流的電池技術(shù)，但新的電池技術(shù)其實(shí)也在逐步發(fā)展過程中。就此，外媒就未來5大電池技術(shù)做出預(yù)測：

1

下一代鋰離子電池

為提高電池能量密度，同時減少所需原材料數(shù)量，目前，研究人員正通過增強(qiáng)或更換電池的陽極和陰極材料，以改進(jìn)現(xiàn)有鋰離子電池的效能。根據(jù)國際能源署（International Energy Agency）的2018電動汽車展望報告，新一代鋰離子電池將在2025年左右實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

2

含鋰電池

其他含鋰電池是鋰空氣電池和鋰硫電池，但其技術(shù)目前還未準(zhǔn)備好，實(shí)際應(yīng)用性能還有待測試，而且其性能是否優(yōu)于鋰離子電池性能仍未得到證實(shí)。

3

固態(tài)電池

研究人員通過將目前鋰離子電池內(nèi)的液體電解質(zhì)換成固體電解質(zhì)，從而提升了自動駕駛程度以及延長了電動汽車的續(xù)航里程。固態(tài)鋰離子電池將具有更高的能量密度以及更快地充電速度，同時也更加安全、更加可靠、壽命更長。許多汽車制造商（OEM）正研究該技術(shù)，如寶馬、現(xiàn)代與豐田、日產(chǎn)、本田和松下合作研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)，大眾也跟QuantumScape成立合資企業(yè)，開發(fā)固態(tài)電池。

4

氫燃料電池

最具代表性的無鋰儲能技術(shù)就是由現(xiàn)代、豐田和本田牽頭的氫燃料電池。然而，昂貴的氫燃料電池材料，阻礙了該技術(shù)的發(fā)展。

5

無鋰電池

各種研究團(tuán)隊正想法設(shè)法，試圖跳脫鋰電池思維方式，嘗試使用石墨烯超級電容器和鈉電池等各種方法。但是，此類電池能否與鋰離子電池競爭還讓人存疑，因為鋰離子電池的成本較低，而且已經(jīng)有了很好的發(fā)展開端。

—End—

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據(jù)外媒報道，麻省理工學(xué)院（MIT）的研究人員與豐田歐洲研發(fā)團(tuán)隊的一位同事進(jìn)行了縝密的測試，力圖在一定程度上解決碘化鋰（lithium iodide，LiI）電池材料及與鋰-空氣電池（lithium-air battery）相關(guān)的技術(shù)難題，例如：該材質(zhì)難以維持多次充放電周期。但研究結(jié)果中存在矛盾之處，使研究人員對該材料的適用性產(chǎn)生疑問。盡管試驗結(jié)果表明，該材料可能終究不是太適用，但該項研究為克服碘化鋰材料的瑕疵及尋找替代性材料提供了指導(dǎo)意見。

相較于鋰離子電池，鋰空氣電池的工作原理不盡相同，鋰離子與活性氧發(fā)生反應(yīng)，在多孔電極（porous cathode）內(nèi)部生成過氧化鋰（lithium peroxide，Li2O2）聚合物。由于電極材料的容量難以容納大量的過氧化鋰，導(dǎo)致其比能量（specific energy）受限。

該團(tuán)隊采用不同方法，關(guān)注碘化鋰在鋰空氣電池放電過程中所發(fā)揮的作用。他們隨后又采用了紫外線光譜及可見光光譜（ultraviolet and visible-light spectroscopy）及其他技術(shù)研究電池的化學(xué)反應(yīng)。在存在碘化鋰及水的情況下，在上述研究進(jìn)程過程中產(chǎn)生了氫氧化鋰（lithium hydroxide，LiOH），而非過氧化鋰。

碘化鋰可提升水的反應(yīng)性（reactivity），且更易損失質(zhì)子（protons），促進(jìn)了電池內(nèi)氫氧化鋰的形成，干擾了充電過程。據(jù)觀察結(jié)果表明，研究團(tuán)隊已發(fā)現(xiàn)對相關(guān)化學(xué)反應(yīng)的抑制方法，或能提升碘化鋰等化合物的表現(xiàn)。

該研究論文的聯(lián)合作者Graham Leverick表示：“該研究或?qū)檫x擇碘化鋰替代性化合物材料指明道路，有助于抑制電極表面不必要的化學(xué)反應(yīng)?！?/p>

該項研究獲得了豐田歐洲、Skoltech旗下電化學(xué)能量儲存中心（Center for Electrochemical Energy Storage）的支持，其研究設(shè)備得到了美國國家科學(xué)基金會（National Science Foundation）的支持。來源：蓋世汽車