鋰電池續(xù)航一直是是電動(dòng)汽車一個(gè)“老大難”的問題，而鋰電池的易燃體質(zhì)，也是讓電池開發(fā)者們頭痛不已。因此，電池技術(shù)科研突破一直是大家關(guān)注的熱點(diǎn)話題，那么11月份有哪些技術(shù)突破受到了人們的關(guān)注呢？隨OFweek鋰電網(wǎng)的小編一起來看看！
1．超速鋁電池問世 有望取代鋰離子電池
ITRI公司與斯坦福大學(xué)合作研發(fā)出了款超速鋁電池。據(jù)介紹，這款名叫“URABat”的超速鋁電池，充電時(shí)間僅需1分鐘，充電及使用過程中，充電效率始終維持在98％以上，并且能循環(huán)使用一萬(wàn)次。
據(jù)悉，這款超速鋁電池的主要材料為石墨和鋁，可以任意變形甚至損壞也不會(huì)有任何安全隱患。相較于鋰電池，安全性大大提升。
有人認(rèn)為，這款URABat超速鋁電池能夠取代鋰離子成為未來充電電池領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。
2．大連物化所石墨烯柔性超級(jí)電容器研究取得新進(jìn)展
近年來，柔性化電子產(chǎn)品概念的不斷提出，迫切需要開發(fā)與其高度兼容的具有高儲(chǔ)能密度、柔性化、功能集成化的微型儲(chǔ)能器件。
中科院大連物化所的研究團(tuán)隊(duì)在前期研究中將甲烷等離子體還原技術(shù)和光刻微加工技術(shù)相結(jié)合，成功制備出石墨烯基高功率平面微型超級(jí)電容器。
這些柔性化、微型化超級(jí)電容器對(duì)于未來的電子器件展現(xiàn)出重要的應(yīng)用前景。因此，這項(xiàng)研究也得到了國(guó)家青年千人計(jì)劃、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、遼寧省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
3．鋰電池三元層狀NMC材料研究取得進(jìn)展
北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院潘鋒教授團(tuán)隊(duì)，最近通過第一性原理計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)三元層狀正極材料的穩(wěn)定性與晶格結(jié)構(gòu)中最不穩(wěn)定的氧有關(guān)，而氧的穩(wěn)定性又由其基本的配位單元決定。通過此模型，他們系統(tǒng)地揭示了層狀材料中鋰的含量、過渡金屬元素的含量及價(jià)態(tài)、Ni／Li反位缺陷等因素對(duì)氧穩(wěn)定性的調(diào)控。
這將為今后三元層狀材料鋰離子電池穩(wěn)定性的優(yōu)化提供重要線索和理論指導(dǎo)。上述研究成果以全文形式發(fā)表于國(guó)際著名期刊《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》（J．Am．Chem．Soc．，2016，138，13326，13334）上。
4．南開大學(xué)柔性鋰硫電池電極材料取得重大進(jìn)展
近期，南開大學(xué)牛志強(qiáng)研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合原位復(fù)合和金屬還原自組裝的方法制備了自支撐柔性石墨烯／硫納米復(fù)合薄膜，復(fù)合物薄膜中石墨烯具有連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，硫均勻分散在石墨烯的表面，石墨烯連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)不僅為離子和電子傳輸提供了有效的途徑，還可以有效吸附多硫化物并抑制其溶解。
5．“人腸激發(fā)”可延長(zhǎng)蓄電池使用壽命
據(jù)外媒10月26日?qǐng)?bào)道，致力于研發(fā)新一代蓄電池的研究人員在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，人體腸道內(nèi)部絨狀結(jié)構(gòu)中的指狀突起，可為傳統(tǒng)蓄電池的易降解問題提供解決方案。
據(jù)這項(xiàng)研究的作者質(zhì)疑，來自劍橋大學(xué)材料科學(xué)與冶金系的保羅 考克森博士（Dr Paul Coxon）介紹，研究團(tuán)隊(duì)在使用氧化鋅電線構(gòu)建出類似人體腸道內(nèi)部結(jié)構(gòu)的絨狀結(jié)構(gòu)，并將其置于蓄電池電極之一的表面時(shí)，該結(jié)構(gòu)可以有效地捕捉周圍即將流失的活性物質(zhì)，阻止電池降解的發(fā)生，從而顯著延長(zhǎng)電池的使用壽命。
這一發(fā)現(xiàn)解決了阻礙新一代蓄電池快速發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵性技術(shù)難題，意義重大，但由于需要攻克的難點(diǎn)仍然存在，該蓄電池投入量產(chǎn)尚待時(shí)日。
6．豐田消滅鋰電池減壽最大元兇 續(xù)航提升15％
豐田與日本一家公共實(shí)驗(yàn)室以及四所大學(xué)合作發(fā)現(xiàn)，鋰離子在電極中不均勻移動(dòng)及聚合是限制電池壽命和續(xù)航的最大元兇，這種現(xiàn)象同時(shí)也能導(dǎo)致電池過熱。
目前，豐田已經(jīng)開發(fā)出了能夠有效抑制鋰離子在電極中不均勻移動(dòng)及聚合的新型號(hào)電池，這種新電池能讓電動(dòng)汽車的里程和電池壽命最多提升15％。同時(shí)，電池安全性也更高。
遺憾的是，豐田方面并未透露何時(shí)會(huì)將這種新型電池量產(chǎn)，因此想要看到搭載這種高性能續(xù)航電池的汽車還需要更長(zhǎng)一段時(shí)間。
7．美國(guó)高校研發(fā)出鋰電池“完美替代者”
據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，目前佛羅里達(dá)中央大學(xué)（UCF）的科學(xué)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研發(fā)出能夠存儲(chǔ)更多能量的“超級(jí)電池”。傳統(tǒng)的鋰電池充電 1500 次之后性能就開始有不同程度的衰減，而這種超級(jí)電容器能夠連續(xù)使用 3 萬(wàn)次性能都不會(huì)下降。
據(jù)介紹，中央大學(xué)（UCF）團(tuán)隊(duì)研發(fā)的超級(jí)電容器由幾百萬(wàn)條長(zhǎng)度僅為幾納米的電線組成，每條電線都被二維材料包裹著。超高的導(dǎo)電性能可以加快電子運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)移的速度，使電池能夠超快速地進(jìn)行充電、放電。未來，這種電容器能夠應(yīng)用電動(dòng)汽車等設(shè)備上，而且它的柔韌性極好，可以彎曲，因此還能與可穿戴設(shè)備結(jié)合。
據(jù)報(bào)道，超級(jí)電池的商業(yè)化量產(chǎn)還有一段時(shí)間，這款產(chǎn)品更多的是帶給電池技術(shù)研發(fā)一些新的啟示。
8．北京交通大學(xué)開發(fā)出高倍率性能納米富鋰材料
北京交通大學(xué)的Linjing Zhang等人開發(fā)了一種兩步水熱法合成高倍率性能納米富鋰材料，該材料具有良好的循環(huán)性能和倍率性能，1C倍率下比容量可達(dá)238．7mAh／g，10C的倍率下，比容量仍然可達(dá)182．7mAh／g。
Linjing Zhang利用兩步水熱法合成了Li［Li0．2Ni0．2Mn0．6］O2材料，該方法主要包含兩個(gè)步驟，第一步利用葡萄糖在180℃下水熱法合成碳微球，作為第二部模板。在第二步水熱法合成過程中，以Ni和Mn的醋酸鹽作為原料，在450℃下合成富鋰材料，通過在其中添加不同的數(shù)量的第一步過程所合成的碳微球來改善富鋰材料Li［Li0．2Ni0．2Mn0．6］O2的形貌結(jié)構(gòu)，這些添加的碳微球模板在后續(xù)的燒結(jié)過程中會(huì)發(fā)生分解，從而不會(huì)殘存碳材料。
9．西北大學(xué)取得石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用多項(xiàng)突破
11月12日，記者從西北大學(xué)石墨烯制備技術(shù)與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用課題組了解到，該團(tuán)隊(duì)在石墨烯研究與產(chǎn)業(yè)化中的多項(xiàng)突破，使電池體積縮小、容量增加成為可能。
課題組實(shí)現(xiàn)了高性能石墨烯批量制備，批產(chǎn)量達(dá)到公斤級(jí)。
截至目前，課題組完成了批產(chǎn)量500公斤的石墨烯改性石墨鋰電負(fù)極材料的工業(yè)化放大試驗(yàn)，產(chǎn)品性能達(dá)到了國(guó)標(biāo)高性能石墨負(fù)極材料指標(biāo)。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室制備出多種超過1000mAh／g（毫安時(shí)每克，質(zhì)量比容量單位）石墨烯鋰電池負(fù)極材料，與國(guó)際研究同步。
課題組正在積極搭建平臺(tái)，推動(dòng)克容量接近或大于500Amh／g的石墨烯鋰電池負(fù)極材料盡快產(chǎn)業(yè)化。
10．青島能源所在高能量密度固態(tài)電池研究中取得進(jìn)展
團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地提出了“剛?cè)岵?jì)”聚合物電解質(zhì)的設(shè)計(jì)理念，創(chuàng)新性地構(gòu)建了復(fù)合電解質(zhì)材料體系，制備出一系列綜合性能優(yōu)異的固態(tài)聚合物電解質(zhì)體系，有效解決了聚合物電解質(zhì)各項(xiàng)性能不能兼顧的難題，發(fā)展了新型的固態(tài)電解質(zhì)關(guān)鍵材料體系。
目前在固態(tài)單體電池的器件制備方面，青島儲(chǔ)能院，已開發(fā)出6Ah大容量三元固態(tài)鋰電池。能量密度超過250Wh／kg，循環(huán)壽命超過500圈，通過五次穿釘實(shí)驗(yàn)，固態(tài)電池并未起火和爆炸，安全性能極佳，而且在拔除釘子后電壓有所恢復(fù)，這再一次彰顯出固態(tài)電解質(zhì)良好的自修復(fù)性能和安全性能。
除此之外，固態(tài)鋰電池機(jī)械強(qiáng)度高，已通過11000米模擬深海壓力艙實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)在正準(zhǔn)備深海搭載實(shí)驗(yàn)。相關(guān)技術(shù)已申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利29項(xiàng)，國(guó)際PCT專利3項(xiàng)。
從以上10項(xiàng)科研突破我們可以發(fā)現(xiàn)，眼下熱門的電池技術(shù)研究可分為三種：1）代替鋰離子電池的技術(shù)，如固態(tài)電池、鋁空氣電池、鋰硫電池等等；2）開發(fā)高性能的電極材料的技術(shù)，如富鋰材料等；3）石墨烯在鋰電池上的應(yīng)用技術(shù)。
