中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近幾年，新能源汽車市場(chǎng)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(guó)家和地方的多重補(bǔ)貼以及政策的支持下，新能源汽車被消費(fèi)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(shì)的。究其原因就是新能源汽車目前還面臨著許多的問(wèn)題，這其中就包括動(dòng)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(wèn)題。解決這些問(wèn)題有多種圖景，如果能找到更好的電極材料無(wú)疑是最有效的方法之一。下面，編輯為大家盤點(diǎn)四月份公開(kāi)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(jìn)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(jìn)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(guò)渡金屬氧化物負(fù)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該項(xiàng)目所制備的均勻一維微納結(jié)構(gòu)富鋰材料在10小時(shí)的緩慢放電和6分鐘的快速放電測(cè)試中，其放電容量均得到大幅提升。該方法工藝簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
二．Nano one公司無(wú)鈷高電壓電池材料問(wèn)世
Nano one公司宣布成功研制無(wú)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(zhǎng)，安全性高，電池容量和放電功率大的特點(diǎn)，同時(shí)降低了成本、環(huán)保和供應(yīng)鏈的風(fēng)險(xiǎn)壓力。高電壓電池材料重量輕、體積小和成本低的優(yōu)勢(shì)將在未來(lái)電動(dòng)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(fù)極材料領(lǐng)域取得系列進(jìn)展
中國(guó)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(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)的先進(jìn)鋰離子電池團(tuán)隊(duì)，在高容量硅、鍺、錫基負(fù)極材料方面取得系列進(jìn)展。在高性能硅基負(fù)極材料方面，科研人員開(kāi)發(fā)了一種低成本、高容量、高穩(wěn)定性的多孔硅基負(fù)極材料技術(shù)。在高性能硅基負(fù)極材料方面，科研人員開(kāi)發(fā)了一種低成本、高容量、高穩(wěn)定性的多孔硅基負(fù)極材料技術(shù)。通過(guò)對(duì)多孔硅進(jìn)行碳包覆，進(jìn)一步提高了鋰離子電池用硅基負(fù)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(tuán)隊(duì)在前期工作的基礎(chǔ)上利用改進(jìn)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(fù)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(fù)極材料時(shí)，理論容量為929 mAh g-1，是報(bào)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?？蒲腥藛T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(jìn)一步拓展了Co-Fe-Sn 相圖。同時(shí)，利用原位XAFS、原位XRD 以及電化學(xué)測(cè)試方法，對(duì)其充放電機(jī)理進(jìn)行了深入探討和闡釋。該系列錫基新相合金負(fù)極材料電化學(xué)機(jī)理的研究為團(tuán)隊(duì)后續(xù)開(kāi)發(fā)高性能錫基負(fù)極材料提供有效的理論指導(dǎo)。另外，團(tuán)隊(duì)在長(zhǎng)壽命鈦基負(fù)極材料的研發(fā)上也取得了進(jìn)展。
高性能硅-碳復(fù)合負(fù)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(guó)斯坦福大學(xué)新型復(fù)合金屬鋰電極材料問(wèn)世
由美國(guó)斯坦福大學(xué)著名材料學(xué)家崔屹與美國(guó)前能源部部長(zhǎng)、諾貝爾物理獎(jiǎng)得主朱棣文組成的研究團(tuán)隊(duì)，最近在金屬鋰電極的實(shí)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(guò)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(duì)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(wèn)題，即金屬鋰與電解液的副反應(yīng)，循環(huán)過(guò)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(kù)倫效率，影響了其電化學(xué)性能；后兩者則會(huì)給金屬鋰電池帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。針對(duì)上述問(wèn)題，該小組展開(kāi)了一系列研究。經(jīng)過(guò)多次嘗試后，他們將目光轉(zhuǎn)向了納米技術(shù)。研究小組對(duì)材料表面特殊浸潤(rùn)性進(jìn)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(guò)建立"親鋰"的界面材料體系，開(kāi)創(chuàng)性地將金屬鋰融化之后，利用毛細(xì)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(jī)械強(qiáng)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(rùn)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(duì)其他領(lǐng)域的研究具有極高的借鑒作用。
