新型锂离子电池材料可在10分钟内充电80%

新型锂离子电池材料可在10分钟内充电80%现在，橡树岭国家实验室的研究人员正在推动电动汽车（EV）快速充电的发展。一个电池科学家团队最近开发出一种锂离子电池材料，不仅能在10分钟内充入80%的电量，还能在1500个充电周期内保持这种能力。ORNL研究员杜志佳将新开发的液态电解质材料插入电池袋电池中。这种配方延长了超快速充电电池（如电动汽车中使用的电池）的寿命。图片来源：GenevieveMartin/ORNL，美国能源部当电池工作或充电时，离子通过一种叫做电解质的介质在电极之间移动。ORNL的杜志佳领导的团队开发出了锂盐与碳酸盐溶剂的新配方，以形成一种电解液，这种电解液能长期保持较好的离子流动性，并在极端快速充电期间大电流加热电池时表现良好。项目合作伙伴测试了在ORNL电池制造厂制造的电池袋电池，以证明电池的安全性和循环特性。杜说："我们发现，这种新型电解质配方基本上将能源部规定的极限快速充电电池寿命目标提高了两倍。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1384165.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1384165.htm

韩国研究人员为未来的锂电池开发出一种新型轻质结构

韩国研究人员为未来的锂电池开发出一种新型轻质结构浦项科技大学（POSTECH）化学系的SoojinPark教授和博士生Dong-YeobHan与韩国能源研究所（KIER）的GyujinSong博士以及浦项N.EX.THUB的研究团队合作开发出了一种三维聚合物结构。这种轻质结构有利于锂（Li）离子的传输。他们的研究成果最近发表在国际期刊《先进科学》（AdvancedScience）的网络版上。电池技术的进步用于电动汽车和智能手机等电子设备的电池技术不断发展。值得注意的是，锂金属阳极的能量容量为3860mAh/g，是目前商业化石墨阳极的十倍以上。锂金属阳极可以在更小的空间内储存更多的能量，而且与石墨或硅不同，锂金属阳极可以作为电极直接参与电化学反应。然而，在充电和放电过程中，锂离子的不均匀分布会产生被称为"死锂"的区域，从而降低电池的容量和性能。此外，当锂向一个方向增长时，它可能会到达相反一侧的阴极，从而造成内部短路。虽然最近的研究重点是优化三维结构中的锂传输，但这些结构大多依赖重金属，大大降低了电池的单位重量能量密度。锂电沉积后的混合结构内部几何形状示意图。资料来源：POSTECH用于阳极的创新型三维结构为了解决这个问题，研究小组利用聚乙烯醇（一种对锂离子具有高亲和力的轻质聚合物）与单壁碳纳米管和纳米碳球相结合，开发出了一种混合多孔结构。这种结构比通常用于电池阳极的铜（Cu）集流体轻五倍以上，对锂离子有很高的亲和力，有利于锂离子通过三维多孔结构中的空隙迁移，实现均匀的锂电沉积。在实验中，采用了该团队三维结构的锂金属阳极电池在经过200多次充放电循环后表现出很高的稳定性，并达到了344Wh/kg（能量与电池总重量之比）的高能量密度。值得注意的是，这些实验使用的是代表实际工业应用的袋装电池，而不是实验室规模的纽扣电池，这凸显了该技术商业化的巨大潜力。POSTECH的SoojinPark教授表达了这项研究的意义，他说："这项研究为最大限度地提高锂金属电池的能量密度开辟了新的可能性"。KIER的GyujinSong博士强调说："这种结构兼具轻质特性和高能量密度，是未来电池技术的一个突破"。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1433139.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1433139.htm

哈佛大学科学家开发出一种新型锂电池，充电只需3分钟，寿命长达20年

哈佛大学科学家开发出一种新型锂电池，充电只需3分钟，寿命长达20年一种"改变游戏规则"的电动汽车（EVs）新电池，可在三分钟内完成充电，寿命长达20年，可能很快就会出现在新车上。位于马萨诸塞州沃尔瑟姆的初创公司AddenEnergy已经获得了许可证和515万美元的资金，以便大规模地建造适合电动汽车的电池设计。该电池由哈佛大学的科学家开发，是金属锂，而不是市场上已经出现的电动汽车中的锂离子。其复杂的设计，受到BLT三明治的启发，可以防止麻烦的"树枝状物"的生长，这些树枝状物在锂金属电池中生长并缩短其寿命。目前，电动车包含的锂离子电池会随着时间的推移而退化，最多维持7或8年，这取决于它们的使用程度--很像智能手机的电池。——

斯坦福研发新的充电方法 可使锂电池组寿命至少延长20%

斯坦福研发新的充电方法可使锂电池组寿命至少延长20%无论哪种情况，平均单体电池的寿命比平均电池组的寿命长，而正是这些脆弱的电池使整个电池组工作效率低下。斯坦福大学Doerr可持续发展学院能源科学工程助理教授西蒙娜-奥诺里（SimonaOnori）说："如果不妥善处理，电池单元之间的异质性会损害电池组的寿命、健康和安全，并诱发电池组的早期故障，"她是一项新研究的作者，旨在使锂电池组的使用寿命更长。快速充电和放电事件对电池单元来说是一种压力，虽然它们被设计成可以承受这种压力，但这些是较弱的电池受到影响和恶化最快的时刻。因此，斯坦福大学的研究小组想知道，以同样的速度给所有电池单元充电的标准技术是否会加速电池的损坏。研究人员设计了一个计算机模型，在一个加速的时间框架内测试他们的理论，结果他们认为这是一个前所未有的模拟细节水平。他们试图准确地代表电池的物理和化学状态，以及在其整个生命周期中与一系列压力有关的变化，包括在几秒钟内发生的变化，一直到可能需要几个月或几年的其他变化。Onori说："据我们所知，以前的研究没有使用过我们创建的那种高保真度、多时间尺度的电池模型。"利用这个模型，他们进行了一些模拟，比较了标准的、设定速率的充电方法和其他方法，其中每个电池的容量作为一个指标，说明它能承受多少充电功率。这里的理论是，只有最强壮的电芯应该受到最高的压力；已经开始提前退化的电芯不管是什么原因都应该被更温和地对待，希望能延缓它们最终的衰退。该团队发现，通过单独设置每个电池的充电速率，他们可以最大限度地减少温度上升和电池退化，以至于这些电池组可以比均匀充电的电池多处理至少20%的充电/放电周期--甚至使用频繁的快速充电。但缺点也是相当明显的；如果你正在给你的电动车或手机电池快速充电，当然希望它尽可能快地充电，这样你就可以回到你正在做的任何事情上，在这样的模式下，你的电池中一定数量的电池根本不会像平时那样快速充电。如果你把你的电池看作是或多或少的一次性物品，而你的汽车是每隔几年就会被更换的东西，很多消费者不会关心他们是否在加速他们电池组的死亡，因为这是厂家和维修方的问题。电池组中的大多数电池通常情况都很好，有能力进行快速充电。因此，在这种充电模式下，在快速充电器上充电半小时后，充电状态的差别可能不会很大，如果电池可以被"哄骗"到更长的使用寿命，这对每个人来说都是更好的，因为提前更换的锂电池预计在未来几十年将对全球脱碳工作造成压力。研究人员说，他们的充电模型可以很容易地通过现有的电动汽车设计推出，或用于指导下一代电池管理系统的开发。他们还建议，同样的模型可以应用于放电周期，对较弱的电池要求较少，对较强的电池要求较多，以进一步提高任何受到高应力负载的电池组的寿命。事实上，该研究的作者之一现在在eVTOL开发商ArcherAviation担任电池研究员。"锂离子电池已经在很多方面改变了世界，"Onori说。"重要的是，我们要尽可能多地从这项变革性技术及其后续技术中得到好处。这项研究发表在《IEEE控制系统技术期刊》上。了解更多：https://news.stanford.edu/2022/11/07/longer-lasting-battery-make-cell/...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332125.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332125.htm

东芝开发出无钴新型锂离子电池 可在5分钟内充电至80%

东芝开发出无钴新型锂离子电池可在5分钟内充电至80%钴和镍被广泛用作锂离子电池正极材料的组成部分，然而，钴是一种稀有金属，在成本稳定性和供应链可靠性方面存在潜在问题。而东芝的新型锂离子电池不含钴，含镍较少，在成本和资源节约方面是一种优越的解决方案。在锂离子电池中使用5V级高电位正极材料将提高电池电压和功率性能，但它也有一些缺陷：分解产物会催化电解液中溶剂分解，还会产生降低电池性能的气体的副反应。而东芝声称，其新型锂离子电池可显著改善这些问题。东芝表示，这种新电池的特点包括支持超快速充电，可在5分钟内充电至80%，以及长寿命，即使在60摄氏度高温下充放电100次循环后，容量保持率仍高达99.2%。作为锂离子电池的主要市场之一，汽车行业正在探索高压快充技术，已解决用户的“充电焦虑”和“里程焦虑”。且高电压电池将减少电池模块所需的电池堆数量，降低成本。东芝的研究发现，电解液在高电位正极材料表面分解并产生气体，并导致金属成分溶解并沉积在负极表面。该公司利用这些发现开发了一种技术，有效地抑制正极材料与电解液的反应。该公司还开发了一项技术，可以限制负极表面失活锂离子的转移，以改善电池的性能和寿命。通过这些技术的结合，即使使用传统的高导电性电解液，也成功抑制了气体生成。东芝研究开发中心纳米材料前沿研究实验室高级研究员YasuhiroHarada表示：“为了将该技术部署到汽车用途，我们需要增加容量才能实现这一目标。为了把电池做得更大，我们还需要大量的验证，我们认为应该从技术障碍较低的领域开始，然后瞄准技术障碍较高的汽车应用。关于车载电池的商业化，我们会考虑技术进步，并与电池部门协商，验证目标是否正确。如果有任何制造商，包括汽车制造商感兴趣，我们会一起前进。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1400415.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1400415.htm

电动车6分钟充满？韩国科学家据报道研发出新型阳极材料

电动车6分钟充满？韩国科学家据报道研发出新型阳极材料通常，电动车充满电大约需要7至10小时。即使采用快速充电技术，仍然需要至少30分钟的时间，而且前提是充电站有空位。如果电动汽车的充电速度能够像传统燃气汽车加油一样快，那么电动汽车充电站的短缺问题将得到缓解。电动汽车中使用的锂离子电池的效率取决于其阳极材料存储锂离子的能力。近日，有媒体报道，韩国浦项科技大学化学工程系和黑色能源材料技术研究所的WonBaeKim教授带领研究团队开发了一种新型阳极材料。这一突破性技术将存储容量提高了理论极限约1.5倍，并使电动汽车能够在短短6分钟内完成充电。该研究因其卓越性而获得认可，并作为封面论文发表在《先进功能材料》杂志上。研究团队采用了一种新颖的自混合方法，通过一个简单的置换反应过程，合成了具有较大表面积的锰铁氧体纳米片。这种新型材料可以储存更多的锂离子，突破了其理论极限。在这项研究中，研究团队设计了一种新方法来合成锰铁氧体纳米片，这种材料既有优异的锂离子储能能力，又有良好的铁磁性。具体而言，他们首先在混合了锰氧化物和铁的溶液中进行了一次置换反应，形成了一个异质结构化合物，内部是锰氧化物，外部是铁氧化物。然后，团队利用水热法制备出厚度仅为纳米级的锰铁氧体纳米片。这种方法利用了高自旋极化的电子，显著提高了储存大量锂离子的能力。在这项研究中，研究小组设计了一种新的方法来合成锰铁氧体作为阳极材料，以其优越的锂离子存储容量和铁磁性而闻名。首先，在锰氧化物和铁的混合溶液中发生了电取代反应，生成了一种内部是锰氧化物，外部是铁氧化物的异质结构化合物。这项创新使得团队有效地超越了锰铁氧体阳极材料的理论容量50%以上。扩大阳极材料的表面积有利于大量锂离子的同时移动，从而提高了电池的充电速度。实验结果显示，只需要6分钟就可以为与目前市场上电动汽车相当容量的电池充满电。研究人员表示，这项研究简化了制备阳极材料的复杂过程，在提高电池容量和加快充电速度方面取得了突破性进展。这一团队表示：利用电子自旋改变表面的合理设计，克服传统阳极材料的电化学局限性，提高电池容量，这是一种新的认识。这一发展可能会提高电池的耐用性，缩短电动汽车的充电时间。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1383997.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1383997.htm