中國儲能網(wǎng)訊：近幾年，新能源汽車市場被“引爆”。特斯拉、比亞迪等新能源汽車界的明星企業(yè)每發(fā)布一款新車，都引發(fā)不小的熱潮。然而，新能源汽車火爆的另一面便是尷尬吧，即便是在國家和地方的多重補貼以及政策的支持下，新能源汽車被消費者接受的程度目前還是比較低的，當(dāng)然這種接受程度是呈上升趨勢的。究其原因就是新能源汽車目前還面臨著許多的問題，這其中就包括動力電池的續(xù)航、穩(wěn)定性、循環(huán)壽命和安全性等方面的問題。解決這些問題有多種圖景，如果能找到更好的電極材料無疑是最有效的方法之一。下面，編輯為大家盤點四月份公開的電極材料方面的科研成果，看是否能夠借鑒一番。
一．合工大鋰離子電池電極材料研發(fā)方面獲新進展
合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)校科研人員在高性能錳基鋰離子電池電極材料研發(fā)方面獲新進展。據(jù)介紹，合肥工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院張衛(wèi)新教授課題組與香港科技大學(xué)楊世和教授等合作，成功地在乙醇/水體系中制備了鋰離子電池富鋰、三元、高電位鎳錳等錳基正極材料和過渡金屬氧化物負極材料等一系列具有均勻形貌的一維微納結(jié)構(gòu)電極材料，顯示了該方法具有很好的通用性。實驗結(jié)果表明，該項目所制備的均勻一維微納結(jié)構(gòu)富鋰材料在10小時的緩慢放電和6分鐘的快速放電測試中，其放電容量均得到大幅提升。該方法工藝簡單，操作方便，反應(yīng)的溶劑可以回收再利用，綠色環(huán)保，且易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
二．Nano one公司無鈷高電壓電池材料問世
Nano one公司宣布成功研制無鈷高電壓鋰電池陰極材料--高電壓尖晶石。該材料只含鋰、錳、鎳而不含鈷元素，與已商業(yè)化的含鈷電池材料相比，具有輸出電壓高，壽命長，安全性高，電池容量和放電功率大的特點，同時降低了成本、環(huán)保和供應(yīng)鏈的風(fēng)險壓力。高電壓電池材料重量輕、體積小和成本低的優(yōu)勢將在未來電動汽車和數(shù)碼產(chǎn)品中發(fā)揮重大作用。
三．寧波材料所在高性能鋰離子電池負極材料領(lǐng)域取得系列進展
中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所所屬新能源技術(shù)所研究員韓偉強領(lǐng)導(dǎo)的先進鋰離子電池團隊，在高容量硅、鍺、錫基負極材料方面取得系列進展。在高性能硅基負極材料方面，科研人員開發(fā)了一種低成本、高容量、高穩(wěn)定性的多孔硅基負極材料技術(shù)。在高性能硅基負極材料方面，科研人員開發(fā)了一種低成本、高容量、高穩(wěn)定性的多孔硅基負極材料技術(shù)。通過對多孔硅進行碳包覆，進一步提高了鋰離子電池用硅基負極材料的性能。硅-碳復(fù)合電極材料在充放電循環(huán)300次以后，容量保持率在86.8%。
團隊在前期工作的基礎(chǔ)上利用改進多元醇的濕化學(xué)方法，合成制備了系列新相MSn5(M=Fe, Co, Fe0.5Co0.5)合金納米負極材料。合成制備的FeSn5 合金納米顆粒，當(dāng)其作為鋰離子電池負極材料時，理論容量為929 mAh g-1，是報道的M-Sn（M為電化學(xué)惰性金屬）合金中理論比容量最高的材料。科研人員制備了系列粒徑范圍為30-50 nm 的Fe0.5Co0.5Sn5新相合金納米顆粒，該新相進一步拓展了Co-Fe-Sn 相圖。同時，利用原位XAFS、原位XRD 以及電化學(xué)測試方法，對其充放電機理進行了深入探討和闡釋。該系列錫基新相合金負極材料電化學(xué)機理的研究為團隊后續(xù)開發(fā)高性能錫基負極材料提供有效的理論指導(dǎo)。另外，團隊在長壽命鈦基負極材料的研發(fā)上也取得了進展。
高性能硅-碳復(fù)合負極材料形貌及電池循環(huán)性能
Fe0.5Co0.5Sn5 合金顆粒的精修結(jié)構(gòu)和電池循環(huán)性能、倍率性能
四．美國斯坦福大學(xué)新型復(fù)合金屬鋰電極材料問世
由美國斯坦福大學(xué)著名材料學(xué)家崔屹與美國前能源部部長、諾貝爾物理獎得主朱棣文組成的研究團隊，最近在金屬鋰電極的實際應(yīng)用研發(fā)方面取得重大突破。以博士生梁正為骨干的研究小組首次提出“親鋰性”這一概念，并利用表面“親鋰化”處理的碳質(zhì)主體材料成功制備出一種復(fù)合金屬鋰電極，該電極可大大提高鋰電池性能。
新研究的復(fù)合金屬鋰電極在碳酸鹽電解液體系的循環(huán)過程中具有較小的尺寸變化、極高的比容量和良好的循環(huán)及倍率性能，其電壓曲線也相對平滑，突破了當(dāng)前制約金屬鋰電池大規(guī)模商業(yè)化的主要問題，即金屬鋰與電解液的副反應(yīng)，循環(huán)過程中的電極尺寸變化，以及鋰枝晶的形成。前者很大程度上降低了電池的庫倫效率，影響了其電化學(xué)性能；后兩者則會給金屬鋰電池帶來嚴(yán)重的安全隱患。針對上述問題，該小組展開了一系列研究。經(jīng)過多次嘗試后，他們將目光轉(zhuǎn)向了納米技術(shù)。研究小組對材料表面特殊浸潤性進行深入研究后，首次提出了"親鋰性"這一概念，并利用表面"親鋰化"處理的碳質(zhì)主體材料，通過建立"親鋰"的界面材料體系，開創(chuàng)性地將金屬鋰融化之后，利用毛細作用吸入碳纖維網(wǎng)絡(luò)的空隙中，成功制備出含有支撐框架的復(fù)合金屬鋰電極。
復(fù)合金屬鋰電極由10%體積比的碳纖維和金屬鋰材料組成。碳纖維網(wǎng)絡(luò)具有良好的導(dǎo)電性，超高的機械強度和電化學(xué)穩(wěn)定性，因此，作為金屬鋰的主體框架材料是絕佳選擇。與之前的相關(guān)研究相比，梁正等人將金屬鋰融化，并依據(jù)不同材料的浸潤性所提出的“親鋰”“疏鋰”概念，為金屬鋰電極研究提供了新思路，并且對其他領(lǐng)域的研究具有極高的借鑒作用。
