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《【ACS Energy Letters】更安全、更持久的锂电池，采用突破性方法提高电动汽车效率》

  • 来源专题：新能源汽车
  • 编译者： 王晓丽
  • 发布时间：2025-07-18

  • 核心研究团队

    主导机构：韩国釜山国立大学未来地球研究所化学系

    合作机构：美国伊利诺伊大学芝加哥分校、阿贡国家实验室、韩美多所研究机构

    突破性方法

    研究团队开发了一种数学框架结合自动反应器系统的新方法，实现对全浓度梯度（FCG）阴极材料的独立参数调控。传统共沉淀法需固定第二储罐（含钴、锰）流速，仅能生成单一浓度梯度；新方法通过将流速转化为时间函数，实现平均成分、斜率、曲率的独立调控，仅用两个储罐即可生成无限种梯度组合。

    研究价值

    • 安全提升：解决高镍阴极（Ni含量80%）因副反应导致的界面稳定性问题
    • 成本优化：阴极材料占电池总成本40-45%，新方法可精准调控贵金属分布
    • 工业适配：通过自动反应器系统已成功合成5种FCG前驱体，经2D/3D元素图谱验证

    应用前景

    该技术发表于2025年7月，有望推动电动汽车锂电池的能量密度提升（当前达350Wh/kg）并延长循环寿命。团队特别指出，该方法突破了传统"调整单一参数会连锁影响其他参数"的限制，为下一代电池设计提供新范式。

    参考文献：High-Nickel Cathodes with Mechanical and Interfacial Robustness via Tailored Concentration Gradients for Stable Li-Ion Batteries. Seongwook Kim, Arashdeep S. Thind, Sangram Keshari Mohanty,  etal，ACS Energy Letters 2025 10 (7), 3600-3609DOI: 10.1021/acsenergylett.5c01634

  • 原文来源：https://interestingengineering.com/energy/long-lasting-lithium-battery-breakthrough-tech
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  • 《【Journal of Energy Storage】准固态电池集电动汽车和设备的安全性和高效性于一体》
    • 来源专题：新能源汽车
    • 编译者：王晓丽
    • 发布时间：2025-01-14
    • 日本同志社大学的研究人员开发了一种新型的准固态锂离子电池（LIB），该电池具有不可燃的固体和液体电解质。与传统的锂离子电池相比，该电池具有更高的离子电导率、更好的循环性能和更好的安全性。 技术进步促使电动设备和电动汽车得到广泛应用。 这些创新不仅方便，而且环保，为污染环境的燃料驱动机器提供了替代品。 锂离子电池（LIB）广泛应用于电器和汽车。 商用锂离子电池由有机电解质溶液组成，这被认为是使其高效节能所不可或缺的。 然而，随着市场需求的不断增长，确保安全成为一个令人担忧的问题，而且可能难以实现。 虽然固态电池有助于缓解安全问题，但固态电极与电解液之间的界面不利于锂离子的最佳传输。 此外，固体电极的膨胀和收缩会破坏连接界面，阻碍离子传输。 因此，有必要开发具有稳定接合界面的高效固态电池，以提高其安全性、实用性和性能。 为了克服这些挑战，日本的一个研究小组开发出了一种不易燃的准固态 LIB，它可以克服传统电池的局限性。 这项研究由日本同志社大学和 TDK 公司的 Ryosuke Kido、同志社大学的 Minoru Inaba 教授和 Takayuki Doi 教授以及 TDK 公司的 Atsushi Sano 领导，他们的研究成果发表在 Journal of Energy Storage上。 在进一步介绍他们的工作时，论文的主要作者 Kido 先生说："提高正负极活性材料的容量以实现更高的能量密度，会降低循环性能和安全性。 我们开发的阻燃准固态电池结合了液态电解质和固态电解质，为具有高能量密度的全固态电池提供了更安全、更耐用的替代品。"新电池设计包括硅（Si）负极和镍钴锰酸锂（LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2，NCM811）正极，它们被认为是锂离子电池的下一代材料。 这些电极由小原公司生产的固态锂离子导电玻璃陶瓷片（LICGC）隔开。 为了提高兼容性和性能，研究人员为每个电极量身定制了不易燃、接近饱和的电解质溶液。 这些溶液使用磷酸三（2,2,2-三氟乙基）酯和 2,2,2-三氟乙基碳酸甲酯，它们与电极和固体电解质界面兼容。 研究人员利用电化学阻抗谱、充放电测试和加速速率量热法（ARC）对准固态 LIB 的热稳定性和电化学性能进行了评估。 值得注意的是，该电池具有充放电容量高、循环性能好和内阻变化小的特点。 此外，ARC 测试表明，Si-LICGC-NCM811 结构与相应的电解质溶液具有更好的热稳定性，即使在 150°C 左右的高温范围内，与副反应相关的发热量也非常低。 总之，新开发的 LIB 有潜力促进高效、更安全的下一代电动汽车和无人机等无绳电器的开发。 它的广泛应用不仅能为用户带来更多便利，还能促进经济的可持续增长。 Kido 先生最后谈到了他们工作的长远意义，他说："随着全球朝着碳中和的方向发展，电动汽车近年来备受关注。 我们研究的准固态电池有可能改善液态锂电池的寿命，提高能量密度，同时保持全固态电池的安全性。"这项研究标志着向开发兼顾安全性、效率和环境可持续性的下一代储能解决方案迈出了一步。 原文链接: Ryosuke Kido et al, Highly safe quasi-solid-state lithium ion batteries with two kinds of nearly saturated and non-flammable electrolyte solutions, Journal of Energy Storage (2024). DOI: 10.1016/j.est.2024.114115
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  • 《福特暗示将推磷酸铁锂电池版电动汽车》
    • 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：2022-05-16
    • 盖世汽车讯 据外媒报道，除了目前使用的镍钴锰(NCM)电池，福特可能会推出配备了磷酸铁锂(LFP)电池的电动汽车。 福特首席执行官Jim Farley最近在财报电话会议的问答环节中暗示了这种可能性，“我们已经对LFP研究了很长一段时间，在我们的第一代产品中增加LFP解决方案，我们认为这对我们来说是一个快速发展的巨大机遇。” 福特似乎已经对LFP电池很熟悉，并可能很快推出LFP版本的电动汽车，包括Mustang Mach-E、E-Transit和F-150 Lightning。 由于能量密度较低，LFP电池将用于某些车型的入门级版本(续航里程较低)。福特E-Transit似乎非常满足这个条件，因为不是所有的商用厢式货车都需要很长的续航里程。Mustang Mach-E和F-150 Lightning可能也在福特的考虑之中。 图片来源：福特 LFP电池的价格更低，可能是更环保的选择。这款电池不含钴和镍，周期寿命更长，具有更好的安全性。 特斯拉早已大规模采用LFP电池，该公司2022年第一季度生产的电动汽车几乎有一半都采用了LFP电池。其他电动汽车制造商也为部分车型增加了LFP电池版本。比如，Rivian宣布推出R1T皮卡、R1S SUV和EDV厢式货车的LFP电池包版本。 福特可能在产品中采用LFP电池并不令人意外。LFP只是一种特殊的锂离子阴极材料，并已成功在一些产品中应用。
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