《能量密度可达345Wh/kg!中国科学院研发出新型电池!》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2021-12-15
  • 目前市面上的电动车续航里程普遍在500公里左右,而如果在严寒的冬季,这个成绩还要往下掉100-200公里的样子。续航里程短,成为了制约消费者购买电动车的一大因素,如果将续航里程提升到1000公里,那么势必会有更多的消费者者选择电动车。

    据宁波材料技术与工程研究所消息,在目前已知的正极材料中,富锂锰基正极材料放电比容量高达300mAh/g,是当前商业化应用磷酸铁锂和三元材料等正极材料放电比容量的两倍左右。

    也就是说,富锂锰基正极材料被认为是新一代高能量密度动力锂电池的理想之选,更是动力锂电池能量密度突破400Wh/kg的技术关键。

    中国科学院宁波材料技术与工程研究所动力锂电池工程实验室研究员刘兆平团队,长期致力于富锂锰基正极材料的研究开发,近日,团队取得了系列进展。

    团队采用表面掺杂、气固界面改性、表面包覆等表面改性手段,实现了复合表面结构的构筑,制备出一种高比容量和长循环稳定性的富锂锰基正极材料。

    研究团队利用该富锂锰基正极材料和石墨烯复合硅碳负极材料,设计研制了能量密度达345Wh/kg的新型电池(容量20Ah),且电池表现出优良的循环稳定性。

    不过需要指出的是,该电池目前离大规模量产尚有一段距离,但它恰恰指明了未来动力电池的发展方向之一,如此离电动车续航里程轻松破千的时代,已经不远了。

  • 原文来源:https://www.in-en.com/article/html/energy-2310654.shtml
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    • 近日,中国科学院深圳先进技术研究院集成所功能薄膜材料研究中心唐永炳研究员及其研究团队成功研发出了一种新型高性能、低成本的钾型双离子电池技术,有望代替现有传统锂离子电池技术并实现产业化。相关研究成果"A Novel Potassium-Ion-Based Dual-Ion Battery"(一种新型钾基离子电池)已在线发表于国际材料顶尖期刊Advanced Materials(DOI: 10.1002/adma.201700519,IF=18.96)上。   锂离子电池已广泛应用于便携式电子设备、储能设备等领域。但随着锂离子电池逐渐应用于智能手机、电动汽车等领域,锂的需求量逐年快速增长,而锂的全球储量有十分有限且分布不均,造成原材料价格上涨迅猛,严重制约了我国低成本、高性能储能器件领域的快速发展。钾元素由于具有和锂相似的物理化学性质,且其储量丰富,成本低廉,且与钠相比具有更低的氧化还原电位,使得基于钾离子的二次电池体系受到广泛关注。   结合钾离子电池与双离子电池各自的优点,唐永炳研究员及其研究生季必发等人成功研发出一种全新的基于钾离子电解液的新型高效、低成本锡-石墨双离子电池。该电池直接采用锡箔同时作为电池负极和集流体,膨胀石墨作为正极;电解液采用廉价易得的六氟磷酸钾作为钾盐电解质溶于有机溶剂中。该新型电池具有较高的能量密度和较长的循环寿命,并且大幅降低了电池的生产成本。该新型电池的反应机理为:充电时,电解液中的钾离子运动到锡箔负极表面,形成钾锡合金,同时六氟磷酸根插层到正极石墨中;放电时,负极上的钾锡合金脱钾,同时正极石墨中的六氟磷酸根脱嵌回到电解液中。研究结果表明,该新型钾基双离子电池在50mA g-1的恒定电流下充放电循环300圈后,仍保持93%的容量;且能量密度可达到155Wh/kg,与现有传统锂离子电池能量密度相当。该研究成果有望代替现有传统锂离子电池技术,并具有巨大的产业化应用前景。   该项研究得到了国家自然科学基金、广东省创新科研团队、广东省科技计划项目、深圳市科技计划项目和国家自然科学基金等项目的资助。      (a)新型钾离子电池反应机理图;(b) Sn-K合金化反应XRD图;(c)电池倍率性能曲线;(g)新型电池循环稳定性测试曲线。
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    • 12月18日,国家发展和改革委员会正式发布《汽车产业投资管理规定》(以下简称《规定》)。与此前公布的《汽车产业投资管理规定(征求意见稿)》(以下简称《意见稿》)相比,《规定》在动力电池投资方面取消了“能量型车用动力电池单体比能量应不低于300Wh/kg,系统比能量应不低于220Wh/kg”的要求。《规定》将于2019年1月10日起施行。 三个取消 在新建车用动力电池单体/系统企业投资项目中: 取消一 :能量型车用动力电池单体比能量应不低于300Wh/kg,系统比能量应不低于220Wh/kg; 取消二 :功率型车用动力电池单体快充倍率应不低于8C,循环2000次后剩余容量不低于初始容量的95%;功率型车用动力电池系统快充倍率应不低于5C,循环1500次后剩余容量不低于初始容量的95%; 取消三 :项目所在省份上两个年度车用动力电池产能利用率均高于全国平均水平。 两个调整 针对现有车用动力电池企业扩能项目: 调整一 :《意见稿》中“企业上两个年度车用动力电池产能利用率均高于全行业平均水平且产品生产及应用未发生安全事故”的要求,在《规定》中被调整为“ 企业上两个年度车用动力电池产能利用率均不低于80% 。” 调整二 :《意见稿》中“项目应配套建设车用动力电池回收体系”的要求,调整为“ 企业法人承担车用动力电池回收利用生产者责任,项目配套建设车用动力电池回收利用管理体系 。” 动力电池新建、扩增项目要求 《规定》要求,新建车用 动力电池单体/系统企业投资项目 ,应符合以下条件: (一)企业法人已建立车用动力电池产品研发机构,拥有专业研发团队,具有相关研发经历。单体企业应掌握材料等方面核心技术研发和试验验证能力,系统企业应掌握电池管理及热管理系统等方面核心技术研发和试验验证能力; (二)拟建设的设施具有较高智能化水平,在厂房布置、生产线设计、智能装备投入、数字化信息管理及生产环境控制、过程控制等方面能够满足智能制造的要求。单体项目生产工序应覆盖电极制备、化成、单体装配等工艺过程,系统项目应具备模组生产、系统装配及测试等能力; (三)产品主要技术指标应达到行业领先水平; (四)企业法人承担车用动力电池回收利用生产者责任,项目配套建设车用动力电池回收利用管理体系。 日前,全国政协副主席、中国科学技术协会主席万钢在人民日报撰文提出,应以安全、节能、环保为导向,加强安全运行管理与服务, 取消对续驶里程、能量密度等细节要求 ,把产品技术的选择权交给企业和市场。这一政策建议也与产业健康发展预期相符。 中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会研究部主任周波表示,自2014年至今,在相关政策引导下,我国动力电池技术更新迭代周期被大幅缩短,动力电池能量密度几乎半年一代,产品技术验证周期被大幅缩短,一些问题也逐渐暴露出来。发改委根据现阶段动力电池技术路线研发实际情况进行调整,将有利于产业的健康发展。 也有专家表示,在现有材料体系和技术水平下,动力电池能量密度做到300Wh/kg仍存在较多风险,电池企业在设计和生产中,不能只强调某种性能,而要综合考虑,尤其是安全性能。如果仅从遏制低端产能角度考虑,在制定政策时过度拔高要求,可能不利于整个产业的健康发展。 电池中国网在此前的采访过程中获悉,《意见稿》中的新建或扩增动力电池项目“能量型车用动力电池单体比能量应不低于300Wh/kg,系统比能量应不低于220Wh/kg”要求在业内引起的争议最大,目前国内尚没有一家量产电池单体能量密度能达到300Wh/kg指标。如果该要求不取消,未来一定时期内将影响国内动力电池项目的投资。 燃料电池新建或扩增项目取消具体技术指标要求 《规定》要求,新建车用燃料电池电堆/系统投资项目,应符合以下条件: (一)企业法人已建立车用燃料电池产品研发机构,拥有专业研发团队,具有相关研发经历。燃料电池电堆企业应具备双极板、膜电极等关键部件核心技术研发和试验验证能力。燃料电池系统企业应具备电堆控制系统等关键部件核心技术研发和试验验证能力; (二)燃料电池电堆项目应建设双极板、膜电极等关键部件和电堆组装的生产能力。燃料电池系统项目应建设电堆控制系统等关键部件和电堆系统组装的生产能力; (三)产品主要技术指标应达到行业领先水平。 《意见稿》中的“ 拟生产的燃料电池系统产品实车运行寿命,乘用车不小于5000小时,商用车不小于10000小时;低温冷启动能力能够满足零下25℃的需要 。”也被取消 !