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《【Nature Energy】氧化锂升华技术为更便宜、更快速地制造电池打开了大门》

  • 来源专题：新能源汽车
  • 编译者： 王晓丽
  • 发布时间：2025-04-16

  • 【研究机构】美国能源部太平洋西北国家实验室（PNNL）

    【研究人员】Jie Xiao（PNNL/华盛顿大学教授，论文共同作者）

    【核心发现】

    利用氧化锂（Li?O）升华现象（固体直接气化），在常压条件下成功合成镍基锂离子电池单晶正极材料。该工艺可简化生产流程，降低30%能耗与时间成本，单晶结构使电池循环寿命显著提升。

    【技术突破】升华反应机理：Li?O在850℃常压下直接气化，与富镍前驱体反应形成均质单晶结构（对比传统多晶材料的"巧克力碎饼干"式结构）性能优势：单晶材料消除晶界开裂问题，经测试循环稳定性提升40%以上成本优势：镍含量提高可降低钴依赖，原材料成本预计减少25%【产业影响】

    与Albemarle公司合作验证工艺可行性，为量产高镍（>90%）锂电池提供新路径，有望推动电动汽车电池成本降至$70/kWh以下。

    【原文链接】 Bingbin Wu et al, Unusual Li2O sublimation promotes single-crystal growth and sintering, Nature Energy (2025). DOI: 10.1038/s41560-025-01738-4

  • 原文来源：https://techxplore.com/news/2025-04-lithium-oxide-sublimation-doors-cheaper.html
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    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2018-05-14
    • 到2025年，青海省碳酸锂生产规模达到每年17万吨，锂电池电芯产能达到每年60Gwh。其中，动力电池产能达到每年25Gwh、3C及储能电池产能达到每年35Gwh。 　　青海盐湖 　　随着新能源汽车等行业的兴起，锂资源开发开始备受关注，而青海盐湖锂资源占到世界储备量的60%以上，面对这一优势资源，青海该如何走好自己的“锂路”？近日省政府办公厅下发的《关于促进青海省锂电产业可持续健康发展的指导意见》，给出了答案。 　　青海锂占全球储量六成 　　据2017年9月19日发布的《青海锂产业专利导航报告》数据显示，全球已查明的锂资源储量为3400万吨，青海盐湖锂资源占全球锂储量的60%以上。 　　那么，如何利用锂资源，如何发展锂资源产业链也成了我省迫在眉睫的问题。对此，我省将在国家战略指引下，结合新能源汽车未来发展规模、3C产品以及储能应用市场需求，加大锂电产业链新工艺、新技术及前瞻性技术研发应用，加快完善以盐湖高效提锂与资源综合利用相结合的产业发展体系，加速构建上下游产能匹配、产业配套齐全的锂电全产业链。 　　到2025年，青海省碳酸锂生产规模达到每年17万吨，锂电池电芯产能达到每年60Gwh。其中，动力电池产能达到每年25Gwh、3C及储能电池产能达到每年35Gwh。 　　据介绍，根据《青海省国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》《中国制造2025青海行动方案》《青海省新材料产业2025发展规划》要求，为推动青海盐湖资源合理有序开发，促进锂电产业可持续健康发展，我省将立足盐湖锂资源优势，以提高发展质量和效益为中心，依托国家循环经济发展先行区建设，有序推进青海锂电产业健康可持续发展，着力打造锂资源集约开发和锂电产业高质量发展为一体的产业基地，以此“叩开”新材料产业的大门。 　　大容量电池制造将要提速 　　怎么才能完成我省制定的2025年目标？指导意见提出，首先要强化创新驱动，促进资源利用，在现有盐湖提锂技术基础上，重点研究完善离心萃取法、箱式萃取法、膜吸附法等盐湖提锂工艺，突破盐湖高镁锂比限制，提升锂的综合收率。加强富锂盐湖中老卤提锂基础工艺研究及产业化技术研发，以及深层卤水提锂工艺与其他元素协同开发技术研究，形成多层次、多样化的盐湖提锂及综合利用技术体系，健全绿色、低碳、循环发展体系。 　　同时，加强技术改造，提升发展质量，进一步提高我省锂电及配套产业自动化、智能化、精益化水平。围绕绿色、品种、质量、效益和安全生产，根据不同盐湖资源特点，采用先进适用技术，加大对现有碳酸锂盐田及碳酸锂生产装置的技术改造力度，将碳酸锂综合收率提高到50%以上、大幅提升电子级碳酸锂产品等级品率。加大对现有正负极材料、电芯生产装置和工艺的技术研发改造力度，重点突破锂电池生产成本、能量密度、安全性能、充放电次数等技术“瓶颈”。强化锂电产业绿色安全技术应用及改造，推广废旧锂电池回收及利用，促进清洁生产。 　　此外，超前谋划项目，增强发展后劲，进一步加强镍酸锂、钴酸锂、锰酸锂及镍钴锰三元正极材料、渗碳负极材料、正负极材料纳米化、大容量电池制造工艺、智能电池管理系统、锂电池高效梯次回收利用等核心工艺技术研究。提前开展锂在其他领域应用的前瞻性技术研究。其中，锂合金重点发展锂、铝、镁二元合金和三元合金；无机盐重点发展电子级碳酸锂，氯化锂、溴化锂、锂6、锂7、硫酸锂、氢氧化锂等精细化工产品，着力提升盐湖资源高值化利用水平。 　　青海要做全国锂电“领头羊” 　　据了解，我省还将完善标准体系，推进储能应用，加大适应新能源电站应用的锂硫电池、金属空气电池、固态电池等新体系电池和燃料电池的研发。积极开展储能电池在新能源储能应用标准体系的研究，确定储能标准体系层次划分，构建科学合理完善的储能标准体系。 　　同时，建立研发平台，提供发展动力，加快建立青海省锂电产业技术研究院，持续加大研发投入，使其成为全国锂电技术研发的“领头羊”，成立国家动力电池创新中心青海分中心，为实现工业和信息化部、国家发展改革委、科技部、财政部《关于印发〈促进汽车动力电池产业发展行动方案〉的通知》中锂离子动力电池单体比能量超过每公斤300瓦时、系统成本降至每瓦时1元以下等指标，推动我省形成上下游产能匹配的完整锂电产业链条和产业集群提供技术支撑。 　　我省将为锂产业资金铺路 　　锂产业的发展离不开资金支持和政策保障。据悉，为实现我省2025年目标，全省各部门将提供全方位保障措施，对全省锂电产业发展中遇到的重大问题，由省新能源新材料领导小组研究决定。为促进行业内良性发展，研究建立由地方政府、相关部门及企业共同参与的卤水定价机制。围绕提高锂的全流程回收率，优化提高技术标准，完善与产业发展需求相适应的锂资源开发技术准入条件。支持配备储能装置的光伏、风电等新能源电站项目优先用地、优先并网。 　　同时，用好财政资金和税费政策对经济发展的调节作用，大力推进碳酸锂在我省就地加工转化。发挥市场价格对生态保护和资源节约的引导作用，按照“受益者付费、保护者得到合理补偿”的原则，科学设计和完善生态补偿价格和收费机制，对碳酸锂产品出省的企业，相应提高生态补偿费征收标准，并且该企业不再享受省级财政资金补助和省内其他优惠政策。 　　支持有条件的企业利用多层次资本市场融资，指导符合条件的锂电企业在资本市场上市挂牌和再融资；支持企业运用短期融资券、中期票据等多种债务融资工具在银行间市场直接融资；鼓励银行业金融机构为企业兼并重组、技术改造升级、产业链重点项目等提供创新型金融服务。 　　发挥产业发展投资基金、中小企业发展基金等撬动作用，在青海省产业发展投资基金有限公司下研究设立锂电产业发展子基金，坚持市场化运作，引导社会资金参与支持锂电产业创新发展。 　　此外，我省还将大力培养本土人才，依托国家和省上各类人才引进和培养计划，集聚、培养、吸引一批掌握关键核心技术的领军人才、紧缺人才和创新团队。强化高校相关学科专业建设，完善课程设置，创新职业教育人才培养模式，加大省内人才培育力度，着力打造本土专业技术人才队伍。 　　“四个坚持”增加锂产业发展后劲 　　发展固然重要，而可持续发展则更加重要。为此，我省为锂产业发展制定了四个坚持的原则。 　　坚持创新驱动，增强发展动能，突出创新前瞻性、先导性和引领性，加强关键核心技术研发，培育高水平创新人才队伍，加快形成原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新相互促进、相互衔接的创新链。 　　坚持生态优先，促进循环发展，牢固树立绿色、低碳、循环发展理念，强化锂电产业在研发、制备、使用和回收全过程的生态保护。积极推进盐湖钾、钠、镁、锂、硼等资源协同提取和高效利用，延长盐湖服务年限，降低盐湖资源开发对生态环境的负面影响。 　　坚持合理有序，实现持续发展，结合锂资源状况、产业现状、人力资源、技术水平等因素，统筹安排锂资源储备和研发，科学规划锂电产业发展规模及速度，实现盐湖锂资源有序开发和循环利用。 　　坚持政策引导，完善制度体系，建立健全激励和约束机制，提高盐湖锂资源开发的技术准入门槛，提升碳酸锂在青海省内就地加工转化能力，推动优势资源向产业化和价值链高端延伸。
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  • 《【Nature Communications】制造更好的电池：研究人员解开了可充电电池内部产生的微小锂链》
    • 来源专题：新能源汽车
    • 编译者：王晓丽
    • 发布时间：2025-01-10
    • 随着技术的不断进步，人们需要更强大、更安全的电池，但开发电池并非易事。 例如，锂金属电池在未来可以提供比目前常用电池更多的能量，但同时也带来了巨大的挑战： 在每次充电过程中，电池内部都会形成名为树枝状突起的细线。在魏茨曼科学研究所分子化学和材料科学系的michael Leskes教授的实验室发表并进行的一项研究中，由Ayan Maity博士领导的研究人员开发了一种创新技术，该技术不仅可以识别电池内部影响树突积累的因素，还可以快速检查替代电池组件的有效性和安全性。 聚合物陶瓷复合电解质能够安全地实现锂金属电池，并具有潜在的变革性能量密度。 然而，锂枝晶的形成及其与锂金属固态电解质间相（SEI）的复杂相互作用仍然是一个巨大的障碍，人们对此知之甚少。 研究人员结合固态核磁共振光谱和奥弗豪斯动态核极化（DNP）来解决这一问题，后者通过金属传导电子的极化转移提高了核磁共振界面灵敏度。 从分子层面详细了解了复合材料中枝晶的形成和传播，并确定了其 SEI 的组成和特性。 研究发现枝晶的数量和生长路径取决于陶瓷含量，并与电池的寿命相关。 研究表明，SEI 中锂离子共振的增强是通过 Overhauser DNP 中的锂/锂+电荷转移实现的，这使我们能够将 DNP 增强与锂离子传输联系起来，并直接确定 SEI 的锂渗透率。 这些发现对 SEI 的设计和树枝状结构的管理具有重要意义，而这对实现锂金属电池至关重要。 原文链接: Ayan Maity et al, Tracking dendrites and solid electrolyte interphase formation with dynamic nuclear polarization—NMR spectroscopy, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-54315-w
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