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《我国科研人员开发高压电解液构筑高能量密度锂电池体系》

  • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心—领域情报网
  • 编译者： 冯瑞华
  • 发布时间：2022-04-02

  • 中国科学院青岛生物能源与过程研究所获悉，该研究所先进储能材料与技术研究组在武建飞研究员的带领下，近期在高电压电解液体系开发应用方面取得关键性进展，相关研究成果近日发表于国际期刊《化学工程杂志》。

    该研究团队开发了一种新型的高压氟化电解液体系，将NCM811正极材料的工作电压从4.2V突破性地提高到4.6V，拓展了三元体系的使用上限和应用范围，突破了高镍三元正极在高电压下容量衰减严重等障碍，为设计开发高能量密度锂离子电池提供了新的思路和途径。

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  • 《我科研人员开发高压电解液构筑高能量密度锂电池体系》
    • 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：2022-04-02
    • 3月31日，记者从中国科学院青岛生物能源与过程研究所获悉，该研究所先进储能材料与技术研究组在武建飞研究员的带领下，近期在高电压电解液体系开发应用方面取得关键性进展，相关研究成果近日发表于国际期刊《化学工程杂志》。 据介绍，当前锂离子电池由于其出色的电化学性能已经广泛应用于电动汽车，正极材料是影响锂离子电池性能的关键因素之一，使用高比能正极材料（如NCM811）以及提高电池工作电压（>4.2V）是获得更高能量密度的最有效途径。然而，传统的碳酸酯基电解液无法适配高压电池体系，同时三元正极材料在高电压下发生各种副反应，最终导致体系劣化、容量衰减。 记者了解到，该研究团队开发了一种新型的高压氟化电解液体系，将NCM811正极材料的工作电压从4.2V突破性地提高到4.6V，拓展了三元体系的使用上限和应用范围，解决了两个重要问题：极大提高了高镍三元正极体系的比容量和工作电压，抑制NCM811正极在高电压下的结构相变、过渡金属离子溶出以及二次粒子的开裂，降低了极化，从而提高体系的能量密度和循环性能。构建了稳定的CEI和SEI，实现高负载量高镍三元体系电池在高电压下的可逆稳定循环。 武建飞介绍，通过密度泛函理论（DFT）计算系统阐述了该高压电池体系性能提升的原因。氟取代基（-F）具有很强的吸电子作用，降低了溶剂的最高被占据分子轨道（HOMO），从而提高了电解液的氧化电位。通过在正极表面形成了薄而均匀的富B和富F的无机电解质界面，减少了二次粒子的开裂从而缩小正极和电解液之间的接触面积，极大地抑制了电接触不良、副反应以及过渡金属离子溶出，从而突破了高镍三元正极在高电压下容量衰减严重等障碍，为设计开发高能量密度锂离子电池提供了新的思路和途径。
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  • 《日企研发轻型锂硫电池 能量密度为锂电池2倍》
    • 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：2021-11-19
    • 继电动汽车之后，电动飞机的概念也进入了人们的视野。那么飞机需要搭载什么样的电池呢？ 据日媒11月16日消息，日本电池企业杰士汤浅（GS YUASA）与关西大学合作开发出一款轻型高能量密度锂硫电池，其质量能量密度可达现有锂电池的近两倍。 相关资料显示，高能量密度锂硫电池是一种以硫作为正极活性物质的蓄电池。从理论上来说，相同尺寸的情况下，锂硫电池的容量可达传统锂电池的8倍，但却存在电导率低、中间产物易溶于电解液等问题。 此次研发的锂硫电池容量为8安时（即安培小时），由于采用了有微孔的碳粒，不仅提高了电导率，还使中间产物不易溶于电解液，克服了日常使用的问题。 目前常用于纯电动汽车的锂电池质量能量密度约为200至300瓦时每千克，而此次开发的锂硫电池质量能量密度则超过了每千克370瓦时。杰士汤浅希望，到2023年能将其锂硫电池的质量能量密度提至每千克500瓦时。 本项研究是日本新能源和产业技术综合开发机构（NEDO）电动飞机项目的一部分，旨在开发出一款可安装在电动飞机上的轻重量、高容量的蓄电池。目前正以2030年能量密度达到每千克1000瓦时为目标，推进主要技术的相关研究。 “我们希望可以把高能量密度锂硫电池带到全世界去，这种电池材料在未来一定会有很大的作用。电动飞机的发展未来一定会越来越快。”杰士汤浅表示。 据SDReports近日发布的《电动飞机市场2030预测》报告显示，由于城市空中交通飞机加速部署和多任务场景电动飞机的成功运用，2021年全球电动飞机市场规模达到79亿美元，预计2030年达到277亿美元，年复合增长率达到14.8%。日本汤浅株式会社于1918年成立，于2004年4月与日本电池合并，更名为日本杰士汤浅株式会社（集团公司），在蓄电池行业处于亚洲领先地位。近年来大力开发制造特殊用途的电池和电源，在海洋、陆地、航空等特殊环境提供高性能、高质量的电池。 2015年，杰士汤浅以300亿日元（折合人民币15.66亿元）收购松下的铅蓄电池业务，以获得汽车和纯电动汽车用及工业用铅蓄电池的生产和销售业务。 2016年，国际空间站搭载了杰士汤浅开发制造的高性能航空航天用锂离子电池。与目前装备的电池相比，这种杰士汤浅公司开发的锂离子电池具有3倍高的能量密度，因此仅需24节电池就可以实现目前48节电池的容量。 2017年，杰士汤浅宣布在中国天津市新建设汽车用铅酸电池工厂，将年产能扩大2倍至800万个，投资额为175亿日元，工厂占地面积为18万平方米。
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