錫硅替代鍺 固態(tài)電解質(zhì)降低鋰電池成本

時(shí)間:2017-07-19 11:45來(lái)源:蓋世汽車(chē) 作者:綜合報(bào)道
點(diǎn)擊: 次
新材料的原子排布被命名為L(zhǎng)SSPS。新款無(wú)鍺材料采用的結(jié)果為L(zhǎng)i10.35[Sn0.27Si1.08]P1.65S12 (Li3.45[Sn0.09Si0.36]P0.55S4。

　　據(jù)外媒報(bào)道，東京工業(yè)大學(xué)（Tokyo Institute of Technology）的研究人員研發(fā)了一項(xiàng)新技術(shù)方案——無(wú)鍺固態(tài)電解質(zhì)，可降低固態(tài)鋰電池的成本，并致力于將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到電動(dòng)車(chē)、通信及其他行業(yè)中。
 
　　無(wú)鍺固態(tài)電解質(zhì)
 
　　該研究團(tuán)隊(duì)在在美國(guó)化學(xué)會(huì)（ACS）期刊——《材料化學(xué)（Chemistry of Materials）》上發(fā)表了論文，其技術(shù)方案為：采用錫與硅替代固態(tài)電解質(zhì)內(nèi)的鍺（germanium）元素，因?yàn)樯鲜鰞身?xiàng)材料的化學(xué)穩(wěn)定性更強(qiáng)。相較于液態(tài)電解質(zhì)，新材料提升了鋰離子的導(dǎo)電率。在談?wù)撈溲芯砍晒麜r(shí)，Ryoji Kanno與他的同事表示：“這款固態(tài)電解質(zhì)不含鍺，未來(lái)或許所有固態(tài)電池都會(huì)采用該電解質(zhì)。”
 
　　配有固態(tài)電解質(zhì)（SEs）的全固態(tài)電池系統(tǒng)有望角逐新一代電池。據(jù)估計(jì)，該類(lèi)電池所能提供的電量大、能源密度高、性能穩(wěn)定、安全性能也有所提高。硫化物基鋰離子導(dǎo)體（Sulfide-based lithium-ion conductors）的導(dǎo)電性高、電化學(xué)窗口（也有譯作：“電位范圍”，electrochemical windows）及機(jī)械性能也不錯(cuò)。為此，目前許多機(jī)構(gòu)都在大力研發(fā)固態(tài)電解質(zhì)。
 
　　Li10GeP2S12（LGPS）是結(jié)晶硫電解質(zhì)產(chǎn)品系列的新成員，其導(dǎo)電性為1.2 × 10−2 S cm−1，可媲美有機(jī)液態(tài)電解質(zhì)（organic liquid electrolytes）。全固態(tài)電池LiCoO2/LGPS/In−Li采用LGPS電解質(zhì)，其充放電性能相當(dāng)出色。然而，鍺元素價(jià)格相對(duì)較貴，或?qū)⑾拗芁GPS材料的廣泛應(yīng)用。
 
　　在設(shè)計(jì)鋰離子導(dǎo)體時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)類(lèi)型也是一項(xiàng)重要因素。若不同材料的結(jié)構(gòu)類(lèi)型相近，且固體的導(dǎo)電性高，那么新材料的導(dǎo)電性能就會(huì)更好。LGPS類(lèi)結(jié)構(gòu)的鋰離子擴(kuò)散率高。未來(lái)，硅基及錫基的無(wú)鍺材料均可能被用作為固態(tài)電解質(zhì)并得到實(shí)際應(yīng)用。
 
　　全固態(tài)電池的優(yōu)勢(shì)
 
　　相較于采用鋰離子導(dǎo)電液體的常見(jiàn)鋰離子電池，未來(lái)的全固態(tài)電池?fù)碛幸韵聝?yōu)勢(shì)：安全性及可靠性得到提升，儲(chǔ)能量較高、使用壽命更長(zhǎng)。
 
　　超離子導(dǎo)體（superionic conductors）——固態(tài)晶體（solid crystals）的研究發(fā)現(xiàn)提升了鋰離子的移動(dòng)速率，進(jìn)而促進(jìn)這類(lèi)電池的研發(fā)進(jìn)展，但這款前景較好的設(shè)計(jì)卻一度依賴(lài)于對(duì)稀有金屬鍺的應(yīng)用，由于其價(jià)格過(guò)于昂貴，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。
 
　　Kanno表示，由于化學(xué)穩(wěn)定性高且易于裝配，這款新材料提升了對(duì)固態(tài)電解質(zhì)進(jìn)行精細(xì)調(diào)整的可能性，進(jìn)而滿(mǎn)足各類(lèi)工業(yè)需求及消費(fèi)需求。
 
　　2011年，Kanno及其團(tuán)隊(duì)成員與豐田汽車(chē)、日本的高能加速研究機(jī)構(gòu)（KEK）開(kāi)展合作，在發(fā)表的論文中引入了結(jié)構(gòu)為L(zhǎng)i10GeP2S12 (LGPS)的固態(tài)電解質(zhì)。該材料在純固態(tài)電池研發(fā)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)了先手，該團(tuán)隊(duì)還基于LGPS結(jié)構(gòu)研發(fā)其他的固態(tài)電解質(zhì)并取得了成效。
 
　　優(yōu)化LGPS框架結(jié)構(gòu)提升性能
 
　　在最近發(fā)布的一篇論文中，研究人員保留了相同的LGPS框架結(jié)構(gòu)，對(duì)錫、硅及其他成分的原子的速率及位置分布進(jìn)行了精密調(diào)整。其研究成果LSSPS材料（成分：Li10.35[Sn0.27Si1.08]P1.65S12 (Li3.45[Sn0.09Si0.36]P0.55S4)）在室溫下的鋰離子導(dǎo)電性為1.1 x 10-2 S cm-1，幾乎接近最初的LGPS結(jié)構(gòu)的性能。
 
　　盡管還需要進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整，研究人員可根據(jù)其不同的用途來(lái)優(yōu)化材料性能，為降低生產(chǎn)成本帶來(lái)了新希望，且不必犧牲材料的性能。
 
 
循環(huán)伏安圖及充放電曲線(xiàn)。該材料的穩(wěn)定性高，充放電能力強(qiáng)，在20次充放電周期內(nèi)，其容量保持率（capacity retention）高。
(責(zé)任編輯：admin)
文章標(biāo)簽： 鋰電池 固態(tài)電解質(zhì)
作者：綜合報(bào)道 ，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明出處：http://tyubcd3.cn/qianyan/zx/2017071915214.html
看完這篇還不夠？如果你也也是同行業(yè)需要發(fā)布您的新聞報(bào)道，請(qǐng) 戳這里 告訴我們！
免責(zé)聲明：本文僅代表作者個(gè)人觀(guān)點(diǎn)，與中國(guó)電池聯(lián)盟無(wú)關(guān)。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內(nèi)容未經(jīng)本網(wǎng)證實(shí)，對(duì)本文以及其中全部或者部分內(nèi)容、文字的真實(shí)性、完整性、及時(shí)性本站不作任何保證或承諾，請(qǐng)讀者僅作參考，并請(qǐng)自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。
凡本網(wǎng)注明 “來(lái)源：XXX（非中國(guó)電池聯(lián)盟）”的作品，均轉(zhuǎn)載自其它媒體，轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀(guān)點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)。
如因作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問(wèn)題需要同本網(wǎng)聯(lián)系的，請(qǐng)?jiān)谝恢軆?nèi)進(jìn)行，以便我們及時(shí)處理。
QQ：503204601
郵箱：cbcu@cbcu.com.cn
猜你喜歡
專(zhuān)題
相關(guān)新聞

  • Lithium Australia利用采礦廢棄物制作鋰電池 可降低成本

    據(jù)外媒報(bào)道，Lithium Australia公司雄心勃勃，想要利用采礦廢棄物來(lái)制造鋰電池。
    2018-12-11 09:28

  • 瑞士電池制造商ecovolta推標(biāo)準(zhǔn)化鋰電池

    瑞士電池系統(tǒng)制造商ecovolta研發(fā)出一種標(biāo)準(zhǔn)化鋰離子動(dòng)力電池(Li-iontractionbattery)，該標(biāo)準(zhǔn)電池可為電動(dòng)汽車(chē)制造商節(jié)省50萬(wàn)歐元的研發(fā)費(fèi)用。
    2018-11-19 14:45

  • 影響鋰硫電池化學(xué)動(dòng)力性能主要因素找到

    　　記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校錢(qián)逸泰院士團(tuán)隊(duì)和王功名教授課題組通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)合的方式，研究了金屬鈷基化合物在鋰硫化學(xué)中的動(dòng)力學(xué)行為，發(fā)現(xiàn)鈷基化合物中陰離子的價(jià)電子的p能帶中心相對(duì)費(fèi)米能級(jí)的位置，是影響鋰硫電池界面電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性
    2018-09-14 09:30

  • “截�！变囍� 單層石墨烯電極可避免鋰電池短路

    記者15日獲悉，軍事科學(xué)院、北京大學(xué)等單位聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)合成了一種完美的單層石墨烯電極，并揭示鋰原子以其為基底材料進(jìn)行電沉積的行為，填補(bǔ)了金屬鋰在碳原子晶格上異相成核的基礎(chǔ)研究空白，為破解鋰電池產(chǎn)業(yè)化遭遇的鋰枝晶等難題提供理論基礎(chǔ)。
    2018-07-16 11:59

  • 西安交大科研人員在鋰離子電池電極材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面取得新進(jìn)展

    電極材料在充放電循環(huán)過(guò)程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，對(duì)電池的容量、倍率以及循環(huán)壽命等性能有著至關(guān)重要的影響。
    2018-05-15 09:44

  • 中國(guó)科學(xué)家有望開(kāi)發(fā)新型安全鋰電池

    發(fā)表在最新一期美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)《納米快報(bào)》上的研究顯示，中國(guó)科學(xué)家有望開(kāi)發(fā)出一種防燃燒和爆炸的鋰電池，這種由新材料制備的鋰電池可彎曲、成本低且更加安全。
    2018-04-29 17:18

  • 超安全的鋅電池技術(shù)可以與鋰電池競(jìng)爭(zhēng)

    馬里蘭大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種新的水和鋅基電池，可以通過(guò)某種方式滿(mǎn)足所有這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，并最終可能在未來(lái)的消費(fèi)電子產(chǎn)品中出現(xiàn)。
    2018-04-17 10:18

  • 商丘師院合成高性能鋰電池新型鍺基負(fù)極材料

    商丘師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院魏偉博士在高性能鋰離子電池負(fù)極材料研究領(lǐng)域取得了進(jìn)展。相關(guān)研究成果已發(fā)表于《納米尺度》。
    2018-04-03 10:46
本月熱點(diǎn)
歡迎投稿
聯(lián)系人：王女士
Email：cbcu#cbcu.com.cn
發(fā)送郵件時(shí)用@替換#
電話(huà)：010-56284224
在線(xiàn)投稿
微信公眾號(hào)