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        沈陽蓄電池研究所主辦

        業務范圍:科研成果轉讓、技術難題的攻關、現場指導、新工藝的采用和推廣,蓄電池產品生產許可證企業生產條件審查的咨詢等。

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        鋰電池在低溫下成功運行,推動電池技術進一步發展

        作者: 陳根 來源:中國儲能網

        現階段,鋰離子電池已經成為電動汽車最重要的動力源,其發展經歷了三代技術的發展,其中,鈷酸鋰正極為第一代,錳酸鋰和磷酸鐵鋰為第二代,三元技術則為第三代。

        隨著正負極材料向著更高克容量的方向發展和安全性技術的日漸成熟、完善,更高能量密度的電芯技術正在從實驗室走向產業化,應用到更多場景里。

        事實上,鋰金屬電池之所以被寄予厚望,是因為與當前普通的石墨/銅混合材料相比,純鋰金屬陽極具有出色的能量密度。憑借著高能量密度、高安全性的優勢,鋰離子電池在短短的十幾年的時間里,已經徹底占領了消費電子市場,取得了矚目的成就。

        作為在循環過程中于電池兩極間來回攜帶鋰離子的溶液,電解質在一塊電池中的重要性不言而喻。通常情況下,低溫電池需要額外的加熱系統。

        但現在,加州大學圣迭戈(UCSD)研究團隊正在開發的這種鋰金屬電池,卻有望在極端低溫下進行高效的充放電。研究人員的目的正是開發出一種不會凍結的電解液,并且能夠在低溫下保持鋰離子在電極之間的流動性。

        事實上,到目前為止,許多研究都集中在選擇不易凍結的電解質,并能保持鋰離子在電極之間快速移動。在這項研究中,研究人員發現,不一定是電解液移動離子的速度有多快,而是電解液釋放離子并將其沉積在陽極上的容易程度。

        研究人員通過比較兩種電解質的電池性能得出了這些發現:一種與鋰離子結合較弱,另一種與鋰離子結合較強。含弱結合電解質的鋰金屬電池在-60攝氏度時整體表現較好,50次循環后仍能保持強勁運行。相反,具有強結合電解質的電池在僅僅兩個周期后就停止工作。

        循環電池后,研究人員將它們分開,比較陽極上的鋰金屬沉積物。兩者的區別也很明顯。在弱結合電解質的細胞中,沉積物光滑均勻,而在強結合電解質的細胞中,沉積物呈塊狀和針狀。

        在測試中,實驗結果顯示,電池在-40攝氏度和-60攝氏度的溫度下,分別在50次循環中保持了84%和76%的容量。研究人員表示,這樣的表現是前所未有的。

        針對此類概念驗證電池的進一步研究表明,弱結合電解質能夠讓離子更均勻地沉積在電池陽極上,而強結合電解質則會導致塊狀和針狀的沉積(枝晶)。而枝晶是改善鋰電池性能的另一個重要公關方向,因其可能導致電池發生短路失效等嚴重故障。

        當前,社會已經步入新能源時代,在新能源時代里,電氣化是一個必然的趨勢,鋰離子電池主導的世界也正在為其他即將商業化的新興電池技術打開重要的新市場機遇。而突破性地電池技術也將在未來的能源系統中發揮核心作用,把人類向遠方推去。


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