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《为提高全固态锌-空气电池的氧反应活性，提供了氧的化学吸附》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： 郭文姣
  • 发布时间：2017-12-30

  • 随着高功率密度和安全的能源存储系统需求的增加，全固态锌-空气电池受到了广泛的关注。然而，由于缺乏原位分析技术，电催化剂活性位点和锌-空气电池中的潜在机制仍然令人困惑。在这部作品中,原位观测,包括x射线衍射、拉曼光谱、heteroatom-doped碳空气阴极的报道,其中氧气分子的化学吸收作用和含氧中间体碳材料可以促进电子缺陷引起的杂原子掺杂,因此改善锌空气电池的氧气反应活动。正如预期的那样，具有这种空气阴极的固态锌-空气电池具有优异的可逆性和耐久性。因此，该研究对锌-空气电池中杂原子掺杂碳材料的反应机理有了深刻的认识。

    ——文章发布于2017年12月6日

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相关报告

  • 《日本NEDO资助百亿日元加速推进全固态电池研发》
    • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2018-09-19
    • 6月15日，日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）宣布在未来五年（2018-2022年）资助100亿日元用于开展 “创新型蓄电池”主题项目的第二期全固态电池研究课题 ，旨在通过政产学研的合作模式整合全日本相关的国立研究机构、企业界和政府力量，共同推进固态电池技术的研发创新，提升车载电池的能量密度、安全性和续航里程，缩短汽车充电时间，攻克全固态电池商业化应用的技术瓶颈，为在2030年左右实现规模化量产奠定技术基础，维持日本在电池领域的全球领先地位。本次项目的参与成员包括丰田、松下、东丽等23家汽车、电池和材料企业，以及京都大学、日本理化学研究所等15家国立研究机构，将关注两大主题领域，具体内容如下： 1、关键基础技术开发 攻克影响全固态电池大规模量产的关键基础技术，包括研究与开发综合性能优异的固态电解质体系，开发固体电解质低成本化学合成和规模化制备工艺、电极电解质界面优化技术、电池内阻优化技术。此外，开发固态锂离子电池的电池单元模型及材料评价体系，评估电池的性能、耐用性和安全性，以把握新材料/部件的优缺点、相关技术问题以及电池批量生产工艺的适应性等问题，并制定规范的生产流程和性能评估标准。再则，利用计算机仿真模拟开发相应的预测技术，以模拟全固态锂离子电池运行情况，了解不同材料电池不同情况下的运行参数，用于指导实验室的研究开发；同时还将致力于发展并推广由日本主导的全固态电池的耐久性和安全性测试评估方法，使其成为国际标准。 2、全固态电池应用的社会环境分析 追踪调查分析全球全固态电池电动汽车政策、市场、研究发展趋势，以指导制定电动汽车大规模普及的低碳社会体系发展蓝图。在制定未来发展蓝图时，将充分考虑充电公共基础设施选址、资源限制问题、3R（减少原料、重新利用、物品回收）问题等与低碳社会对应的情景，并制定相关方案。 编者按：NEDO于2013-2017年启动了“创新型蓄电池”主题项目第一期研究课题，主要是对先进锂离子电池、固态电池、金属-空气电池等展开研究，其中包括开发固态锂离子电池的电池单元模型及材料评价体系，并对固态电解质、电极活性物质进行研究及测评。
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  • 《全磷酸盐体系电极电解质增强全固态锂电池性能》
    • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2018-12-29
    • 全固态电池采用全新固态电解质取代当前有机电解液和隔膜，具有高安全性、高能量密度、广泛的高比能电极体系适配性等优点，有望成为下一代动力电池的终极解决方案。然而，固态电解质和电极之间较差的接触性引起电池传输电阻过大问题限制了电池性能，成为该电池商业化的一大障碍。德国尤里希研究中心Ru?diger-A. Eichel教授课题组设计开发一种磷酸体系的全固态电池（磷酸体系电极、磷酸体系固态电解质），有效地改善了电极和固态电解质接触性，显著减少了电池传输电阻，增强了电池的放电比能量和循环寿命。研究人员首先合成了磷酸体系的正负电极LiTi2(PO4)3 （LTP）和Li3V2(PO4)3（LVP），以及电解质Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 (LATP)。X射线衍射谱（XRD）测试显示，电极和电解质的晶体结构高度相似，有助于电极和电解质材料匹配，改善界面连结性，降低阻抗。扫描电镜表征显示，LTP电极是由纺锤体状的纳米颗粒单元组成，平均长度约6 μm；而LVP电极组成单元则是平均长度约6~8 μm纳米针；氮气的脱吸附曲线测试结果显示，上述两个电极均是多孔结构，这有利于固态电解质填充到内部，改善界面传输电阻促进离子传输。接着将LATP与炭黑和乙基纤维素粘结剂混合并压制成块体的固态电解质，室温下离子导电性达到了近1 mS/cm，完全满足电池需求。而为了让其能够与电极更好形成界面接触，对电解质表面进行抛光处理，使其表面的粗糙度（高低起伏的平均幅度）达到8 μm以上，大于电极颗粒的平均粒径（让电极起伏界面能够与电解质契合），从而让电极和固态电解质能够形成良好的接触界面。随后将抛光的固态电解质LATP与LTP、LAP电极组装成完整的单片电池LTP‖LATP‖LAP，并与采用传统液态电解质的电池进行电化学循环对比测试。在0.2-2.8 V电压窗口、0.078C倍率下，采用传统液态电解质电池初始循环放电比容量为100 mAh g–1，然而经过50次循环后电池容量便大幅衰减70%；相反同样倍率下，采用磷酸体系全固态电解质电池初始放电比容量为98 mAh g–1，经过50次循环后容量基本无衰退，而且当将倍率翻20倍到0.39C，电池依旧可以获得76 mAh g–1的初始放电比容量，经过500多次的循环后放电比容量为63.5 mAh g–1，保持了初始容量的84%。由上可知，全磷酸体系电解质和电极电池不仅循环稳定性更加优异，还具有更高的倍率性能。该项研究设计合成了全磷酸体系的固态电解质和电极，显著改善了电解质和电极的界面接触减少了界面传输阻抗，增强了电池的倍率性能、循环稳定性和容量保持率，为设计开发高效长寿命的全固态锂离子电池提供了新思路。相关研究成果发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》。
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