當前位置: 電池聯(lián)盟網(wǎng) > 前沿 >
美國利用磷制新陽極 可將鋰離子電池容量提高至少9倍
時間:2020-08-24 23:19來源:蓋世汽車 作者:余秋云
點擊:
次
（圖片來源：阿貢國家實驗室）
隨著路上的電動汽車越來越多，人們對消費電子產(chǎn)品依賴性日益增強，研發(fā)高容量，或者能夠存儲大量電量的鋰離子電池的需求也隨之高漲。
增加鋰離子電池總容量的其中一種方法是增加陽極或負極的能量容量。在過去幾十年中，最先進的鋰離子電池都由石墨陽極制成，石墨的能量容量是固定的，意味著其容量不會衰減，而且此種材料不會開裂，即使電池經(jīng)過了1000次的充放電循環(huán)。不過，石墨的理論能量容量較低，無法滿足當今社會日益增長的能源需求。
在一項新研究中，由美國能源部阿貢國家實驗室研究人員領導的一支研究團隊展示了一種容量更高的陽極材料。該復合材料最初為鈉離子電池研發(fā)，而商用鈉離子電池比鋰離子電池的使用次數(shù)更少。于是，該項研究就試圖將此種材料應用到鋰離子電池中。
最近，有兩種材料站到了下一代電池陽極研究的前沿——硅和磷。理論上，硅和磷的能量容量至少是石墨的10倍，即可以超過鋰離子電池的能量容量要求。根據(jù)阿貢國家實驗室杰出研究員兼高級材料科學家Khalil Amine所說，硅有兩個問題，其一是充電過程中，硅在鋰化時會大面積膨脹，可能會導致此種陽極材料斷裂，從而導致電池能量容量損失。
第二個問題與初始庫倫效率（ICE）有關。當電池完成一個完整的充放電循環(huán)后，從理論上看，電池電荷輸出應該與電荷輸入一致。但是，由于鋰與陽極材料發(fā)生反應，電荷輸出中的一些能量會損失掉。為了研發(fā)實用性鋰離子電池，在首次充放電循環(huán)時，電池輸出電荷與輸入電荷的比率應該在90%以上，即庫倫效率要達90%。但是，硅陽極鋰離子電池的庫倫效率低于80%，導致此種電池不實用。
于是，阿貢國家實驗室的研究人員研究了兩種磷：黑磷和紅磷。研究人員表示：“磷的能量容量很高，庫倫效率也很高，超過90%。”庫倫效率高于90%意味著陽極材料和電解質(zhì)之間幾乎沒有發(fā)生副反應，在電池初始充放電循環(huán)中鋰的損失并不多。
因此，該團隊自主研發(fā)了陽極復合材料，主要由黑磷和導電碳化合物組成，其中黑磷是一種理論上容量很高的導體。為了打造該復合材料，研究人員還將大塊的磷與導電碳研磨成微米大小的顆粒，以增加陽極的密度。
當測量電池的壽命周期，即可以充放電多少次時，研究人員采用了阿貢國家實驗室先進光子源（APS）和納米材料中心（CNM），這兩個都是能源部科學用戶設施辦公室下屬機構。采用APS現(xiàn)場存儲環(huán)光源X射線衍射以及CNM的現(xiàn)場掃描電子顯微鏡，該團隊可以觀察到電池反復充放電時，陽極相位和體積的變化情況。
在證明了黑磷復合材料具有穩(wěn)定性后，該團隊研發(fā)了由紅磷制成的復合材料。盡管黑磷的導電性比紅磷好，但是在用于市場應用時太昂貴。在采用了經(jīng)濟實惠的紅磷復合材料后，該電池的穩(wěn)定性與采用黑磷的電池類似，而且還具有很高的庫倫效率以及很高的實際容量。
目前，該團隊正在研究主要由紅磷制成的復合材料，而且該材料也顯示出很有發(fā)展前景的結果。
(責任編輯：子蕊)
免責聲明：本文僅代表作者個人觀點，與中國電池聯(lián)盟無關。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內(nèi)容未經(jīng)本網(wǎng)證實，對本文以及其中全部或者部分內(nèi)容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾，請讀者僅作參考，并請自行核實相關內(nèi)容。
凡本網(wǎng)注明 “來源：XXX（非中國電池聯(lián)盟）”的作品，均轉載自其它媒體，轉載目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負責。
如因作品內(nèi)容、版權和其它問題需要同本網(wǎng)聯(lián)系的，請在一周內(nèi)進行，以便我們及時處理。
QQ：503204601
郵箱：[email protected]
凡本網(wǎng)注明 “來源：XXX（非中國電池聯(lián)盟）”的作品，均轉載自其它媒體，轉載目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負責。
如因作品內(nèi)容、版權和其它問題需要同本網(wǎng)聯(lián)系的，請在一周內(nèi)進行，以便我們及時處理。
QQ：503204601
郵箱：[email protected]
猜你喜歡
-
斯柯達與捷克科技公司利用舊電池開發(fā)儲能系統(tǒng) 最高可儲能328kWh
2021-06-03 10:23 -
USU團隊利用EV報廢電池開發(fā)太陽能存儲系統(tǒng) 更具成本效益
2021-05-11 21:09 -
科學家開發(fā)有機無金屬電池 在酸性溶液中降解后可回收利用
2021-05-08 10:28 -
美國固態(tài)電池研發(fā)技術進展—納米纖維網(wǎng)絡聚合物復合電解質(zhì)
2021-05-06 08:45 -
回收利用后，漂流浮木可制成電動車電池
2021-05-04 13:27 -
研究人員利用高能X射線繪制性能變化圖 以確定鋰金屬電池失效原因
2021-04-25 09:09 -
俄羅斯利用摩擦攪拌焊技術制造電池散熱器 堅固耐用/結構緊湊
2021-04-20 08:35 -
日本初創(chuàng)公司PJP Eye開發(fā)碳電池 利用從有機棉中回收的碳替代鈷
2021-04-14 10:54 -
新型可切換電池即將問世 有望直接利用可再生能源為電動汽車充電
2021-04-12 21:48 -
重大突破！美國科學家研發(fā)3D鋁電極 為低成本環(huán)保電池鋪平道路
2021-04-08 09:40
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
專題
相關新聞
-
斯柯達與捷克科技公司利用舊電池開發(fā)儲能系統(tǒng) 最高可儲能328kWh
2021-06-03 10:23 -
USU團隊利用EV報廢電池開發(fā)太陽能存儲系統(tǒng) 更具成本效益
2021-05-11 21:09 -
科學家開發(fā)有機無金屬電池 在酸性溶液中降解后可回收利用
2021-05-08 10:28 -
美國固態(tài)電池研發(fā)技術進展—納米纖維網(wǎng)絡聚合物復合電解質(zhì)
2021-05-06 08:45 -
回收利用后，漂流浮木可制成電動車電池
2021-05-04 13:27 -
研究人員利用高能X射線繪制性能變化圖 以確定鋰金屬電池失效原因
2021-04-25 09:09 -
俄羅斯利用摩擦攪拌焊技術制造電池散熱器 堅固耐用/結構緊湊
2021-04-20 08:35 -
日本初創(chuàng)公司PJP Eye開發(fā)碳電池 利用從有機棉中回收的碳替代鈷
2021-04-14 10:54
本月熱點
-
2020年鋰電池行業(yè)研究報告
2021-05-11 11:24 -
突發(fā)｜深圳一鋰電企業(yè)停止經(jīng)營、解散員工！
2021-05-11 10:02 -
4月我國動力電池裝車量同比上升134.0%
2021-05-13 08:26 -
如何看待Pack內(nèi)鐵鋰和三元混用
2021-06-01 09:25 -
可充電中性鋅空氣電池：進展，挑戰(zhàn)和未來
2021-05-19 10:59 -
揭開贛鋒鋰業(yè)的家底
2021-06-03 09:46 -
“電池荒”來襲，生產(chǎn)純電動汽車的車企要被卡脖子了？
2021-06-01 21:22 -
關于征集《鋰離子電池用連續(xù)式真空干燥系統(tǒng)技術規(guī)范》等兩項行業(yè)標準的函）征求意見程序
2021-05-31 22:53
企業(yè)微信號
微信公眾號