中國儲能網(wǎng)訊：鋰電行業(yè)要永續(xù)發(fā)展，創(chuàng)新是繞不開的話題。而在各個公開場合，倡導(dǎo)技術(shù)和材料的革新也被專家和企業(yè)反復(fù)的提及。雖然大學(xué)及科研院所是目前技術(shù)創(chuàng)新的主體，距離市場化還有一定的距離，但這些創(chuàng)新結(jié)果也給企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新指明了方向。下面，就讓我們來看看即將過去的2016年，都有那些創(chuàng)新的技術(shù)被推出，而他們對于鋰電池的發(fā)展又有那些影響：
1．鋰電池新技術(shù)使能量密度提高30％ 成本降低
哥倫比亞大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的助理教授楊遠開發(fā)了一種提高鋰離子電池能量密度的全新方法。該電池采用三層電極，使用“PMMA”材料來隔絕鋰與空氣以及水分接觸，然后在PMMA聚合物上加一層人造石墨或硅納米顆粒等活性材料。使得電池電量更加持久、制造成本進一步降低，該研究可以將鋰電池的能量密度提高10－30％。
2．新型軟性導(dǎo)電碳材料提升LiFePO4材料性能
北京大學(xué)深圳研究生院從電極結(jié)構(gòu)方面進行了研究，提出了軟性碳導(dǎo)電劑SCC的概念，軟性碳材料導(dǎo)電劑相比于硬碳導(dǎo)電劑能和活性物質(zhì)顆粒之間產(chǎn)生更大的接觸面積，從而使得電流分布和Li＋分布更加均勻，從而減少在充放電過程中正極材料的極化，從而顯著的提升材料的容量和倍率性能。
3．鋰電池三元層狀NMC材料研究取得新進展
北京大學(xué)深圳研究生院對鋰電池三元層狀NMC材料開展了系統(tǒng)研究，對鋰的擴散機理及高低溫的性能開展了系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)NMC622具有最好的高低溫的性能。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)， 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態(tài)、Ni／Li反位缺陷等因素對氧穩(wěn)定性的調(diào)控。
4．加州大學(xué)研發(fā)出可重復(fù)充電無損電池
美國加州大學(xué)爾灣分校博士生Mya Le Thai和她的研究團隊，成功研發(fā)出一種近乎永續(xù)的充電池。Mya Le Thai則發(fā)現(xiàn)，只要把納米線涂在二氧化錳上，再用類似塑膠玻璃（Plexiglas）凝膠包裹，就可以大大加強納米線的強度。加州大學(xué)化學(xué)系主任Reginald Penner 指：“僅通過使用這種納米線電容器（PMMA），充電池可以重覆充電幾十萬次而沒出現(xiàn)任何損耗?！?
5．空心球包裹硫正極材料用于高性能鋰硫電池
新加坡南洋理工大學(xué)樓雄文課題組提出了一種高性能鋰硫電池的TiO＠C空心球包裹S的正極材料。TiO＠C納米空心球具有很好的導(dǎo)電性能和很強的吸附聚合硫化物的能力，所以在電極材料中能提供良好的導(dǎo)電性并有效地限制了聚硫化物的溶解。除此之外，在復(fù)合正極材料結(jié)構(gòu)上的特殊設(shè)計也使聚硫化物的上限容量達到最大化，從而阻礙了聚硫化物向外流失。
6．低膨脹層狀無定形Si負極材料
加拿大達爾豪斯大學(xué)的Leyi Zhao等人利用鋰硅合金脫鋰工藝合成了一種具有層狀結(jié)構(gòu)的無定形Si負極材料，在循環(huán)過程中該材料嵌鋰和脫鋰過程中材料的體積膨脹要明顯小于普通的Si負極材料，因此材料的循環(huán)性能也得到了顯著的提升。不過也造成了材料的振實密度較低，使得使用該材料的電池體積能量密度較低。
7．中空碳微球高性能負極材料
北京理工大學(xué)研究研究人員基于介孔碳技術(shù)開發(fā)了一種微孔—介孔中空碳微球鋰離子電池負極材料，該材料的比表面積高達396m2／g，該材料不僅具有高容量特性，并且具有良好的循環(huán)性能和倍率性能。不過，目前該方法還僅僅停留在實驗室水平，還需要進一步研究，降低成本，提高材料的性能。
8．三維碳納米管電極結(jié)構(gòu)大大提高S含量
中科大研究人員利用微米級長度的碳納米管研制了一種超厚三維石墨泡沫集流體結(jié)構(gòu)（CNT－UGF），由于使用CNT－UGF的硫電極不需要使用粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑，以及集流體，因此可以將S的含量提高到43％（2．4mg／cm2的涂布密度）。同時該中電極結(jié)構(gòu)能夠很好的抑制電極的衰降，經(jīng)測試在0．5C的倍率下，循環(huán)400次后，容量衰降率僅為0．063％／次。
9．有機硅在鋰電池上有新用途
南京大學(xué)朱嘉教授的課題組設(shè)計了一種改進的聚二甲基硅氧烷（PDMS）納米孔薄膜，有效地提高并了電池的庫倫效率，在長期循環(huán)后庫倫效率仍能保持在95％以上，這對于當(dāng)前鋰電池循環(huán)壽命的提高是十分有意義的。除此之外，該PDMS薄膜能夠與不同的電極材料兼容。電池的電化學(xué)性能有望得到進一步的提高，為發(fā)展高性能的鋰金屬電池提供了思路 。
10．石墨烯紙電池電極可減輕電池總重量10％
美國堪薩斯州立大學(xué)工程師研發(fā)出一種類似紙一樣的電池電極，該團隊通過被稱為硅碳氧化物的玻璃陶瓷夾在化學(xué)或非化學(xué)改性的石墨烯片狀材料中，構(gòu)成三明治結(jié)構(gòu)的電極。此種電池電極具備很多特性：比其他電池電極輕10％之多，循環(huán)效率接近100％，超過1000次充電放電循環(huán)；制作材料成本低廉；可在零下15℃時正常工作，可廣泛應(yīng)用于航天航空領(lǐng)域。
11．中科院鋰硫電池創(chuàng)造最高負載量紀(jì)錄
中科院理化技術(shù)研究所功能高分子材料研究中心發(fā)展了一種在三維多孔碳（3DPGC）結(jié)構(gòu)中原位制備并負載硫的新方法，硫在保持納米分散的前提下，負載量達到90％，創(chuàng)造了硫的最高負載量紀(jì)錄，電極初始比容量高達1382mAhg－1；硫的原位負載還形成碳硫鍵，經(jīng)過1000次循環(huán)后，平均每次循環(huán)的容量衰減僅為0．039％，達到了當(dāng)前的最高循環(huán)穩(wěn)定性。
12．黑磷改性隔膜提升鋰硫電池性能
科學(xué)家將黑磷納米片沉積在商用聚丙烯隔膜的表面，以通過物理吸附和化學(xué)鍵合的方式增強隔膜對多硫化物的阻礙作用。黑磷改性后的隔膜用于鋰硫電池中，100圈循環(huán)后容量保持率為86％，而石墨烯改性后的隔膜對應(yīng)的電池的容量保持率僅為66％。黑磷的應(yīng)用為提高鋰硫電池的性能打開了新的大門 。
13．超強鋰氧電池面市續(xù)航里程或翻倍
麻省理工主導(dǎo)的研究團隊日前公布了新研發(fā)的鋰氧電池，由于具備更輕的重量、使用固態(tài)氧元素并且自帶防止過充機制，安全性更高；其較鋰空氣電池具有明顯優(yōu)勢，有望在電動汽車領(lǐng)域推廣，解決續(xù)航里程以及電池安全問題。該電池的更大優(yōu)勢在于它無需使用昂貴的稀有材料，該電池的碳酸鹽電解質(zhì)非常便宜，因此具有大規(guī)模應(yīng)用的潛力。
14、日立制作所開發(fā)出充電一次可行駛約400公里的純電動汽車(EV)用鋰離子電池技術(shù)
與以往的電池相比，容量增至2倍，行駛距離比目前的純電動汽車延長約4成。電極采用鎳合金等，通過實施增加厚度等改良，可以存儲大量電力。同時還提高了耐久性，即使反復(fù)充放電，性能也不會降低。日立表示，力爭將該電池在2020年實現(xiàn)實用化。
15、20多種固體電解質(zhì)
近期斯坦福大學(xué)的研究員們通過人工智能以及機器學(xué)習(xí)的方法，找到了20多種固體電解質(zhì)，據(jù)稱它們在未來有可能替代易燃電解液應(yīng)用在手機、筆記本以及其他電子設(shè)備中，旨在提高電池的安全性能。Sendek認為固態(tài)電解質(zhì)最主要的優(yōu)點就是穩(wěn)定性高，而且相比于有機溶劑，固體不易爆炸和揮發(fā)，同時還會使得電池的結(jié)構(gòu)更強。
