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“硫模板法”可让下一代锂电池更轻更快

2018年02月02日 13:01 次阅读

如何使锂离子电池变得“更小”是许多的研究人员想要实现的目标。据报道,天津大学科学团队研制出了“硫模板法”,通过石墨烯对活性颗粒包裹的“量体裁衣”,让下一代锂电池更轻便,续航能力也会不断提升。

近年来,手机、笔记本电脑等电子产品一直在向更轻更薄发展,其中,二次(充电)电池在保持大小不变或更小的情况下,续航能力却要求不断提升。此外,在即将到来的新能源汽车时代,如何在有限的车体空间内拥有更长续航里程的电量也是一个需要解决问题。

“硫模板法”可让下一代锂电池更轻更快

针对日益增强的需求,研究学者一直致力于二次电池的性能提升研究。他们发现纳米技术可以使电池“更轻”、“更快”,但由于纳米材料较低的密度,“更小”成为横亘在储能领域科研工作者面前的一道难题。

近日,天津大学化工学院杨全红教授及其研究团队提出了一种“硫模板法”,他们通过对高体积能量密度锂离子电池负极材料的设计,最终完成石墨烯对活性颗粒包裹的“量体裁衣”,使锂离子电池变得“更小”成为可能。

“硫模板法”可让下一代锂电池更轻更快

在材料的性质研究上,研究学者发现,虽然锂离子电池已经具有很高的能量密度,但是锡、硅等非碳材料有望取代目前商用石墨,大幅提高锂离子电池的质量能量密度。不过,这两种材料的体积膨胀问题限制了其自身的应用和发展。

于是研究人员采用改进后的碳纳米材料构建的碳笼结构解决了这一问题,基于石墨烯界面组装,他们发明了对致密多孔碳笼精确定制的硫模板技术。

在采用毛细蒸发技术构建致密石墨烯网络的过程中,研究人员引入硫作为一种可流动的体积模板,为非碳活性颗粒完成了石墨烯碳外衣的定制。实验中,通过调制硫模板使用量,他们可以精确调控三维石墨烯碳笼结构,实现对非碳活性颗粒大小“合身”的包覆,从而在有效缓冲因非碳活性颗粒嵌锂而导致的巨大体积膨胀,使其作为锂离子电池负极表现出优异的体积性能。

通过这项研究,杨全红教授研究团队成功解决了碳材料高密度和孔隙率“鱼和熊掌不可兼得”的瓶颈问题,得到了高密度的多孔碳材料。

值得指出的是,这种基于石墨烯组装的碳笼结构“量体裁衣”的设计思想可以拓展为普适化的下一代高能锂离子电池和锂硫电池、锂空气电池等电极材料的构建策略,从而使储能电池有望实现“小体积”“高容量”,极大满足用户便携性的需求。

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硅-碳复合材料以其优异循环性能和高容量特性,成为目前锂离子电池负极材料领域研究的热点,有望代替石墨成...

发表于 2018-03-04 09:28 413次阅读
硅-碳复合锂电池负极材料制备方法解析

石墨烯的片层大小如何影响其复合材料的性能

石墨烯是碳原子以sp2杂化键合而成的蜂窝状二维材料,其基本结构单元是有机材料中最稳定的六元环。这种独...

发表于 2018-03-03 13:41 397次阅读
石墨烯的片层大小如何影响其复合材料的性能

石墨烯的电子结构及其应用,缺陷对石墨烯电子结构的...

石墨烯是零带隙半导体,具有独特的电子结构和优异的导电性。石墨烯运送电子的速率比硅快几十倍,石墨烯器件...

发表于 2018-03-03 10:33 311次阅读
石墨烯的电子结构及其应用,缺陷对石墨烯电子结构的...

石墨烯对人体有什么伤害

很多人都知道,石墨烯对于科技行业而言似乎是能够创造未来奇迹的福音,但你不知道的是这种材料对环境,甚至...

发表于 2018-03-03 10:29 872次阅读
石墨烯对人体有什么伤害

石墨烯龙头四维图新爆发,三高一低的AI细分领域龙...

作为智能驾驶领域的龙头,四维图新布局优先,竞争格局凸现其稀缺性,市场也给予相对较高的估值。作为细分领...

发表于 2018-03-03 10:20 177次阅读
石墨烯龙头四维图新爆发,三高一低的AI细分领域龙...

新能源汽车需求压迫下 锂电池材料如何破冰突围

未来五年,新能源汽车用锂离子电池市场年平均增长率在50%左右。锂离子电池技术进步,主要来自关键电池材...

发表于 2018-03-02 16:34 687次阅读
新能源汽车需求压迫下 锂电池材料如何破冰突围

锂电池与燃料电池的”螺旋式“发展

其实,了解化学电源发展历史的读者都应该明白,二次电池和燃料电池在过去的几十年里都没有真正“冷”过,...

发表于 2018-03-02 15:26 426次阅读
锂电池与燃料电池的”螺旋式“发展

动力电池沉浮录:锂电池与燃料电池的螺旋进化

如果我们仔细分析过去20年里,欧盟(EU)和美国能源部(DOE)在锂电和燃料电池领域基础研究和产业政...

发表于 2018-03-02 14:49 628次阅读
动力电池沉浮录:锂电池与燃料电池的螺旋进化

锂电池电解液技术发展5大趋势解析

电解液是电池正负极之间起传导作用的离子导体,由电解质锂盐、高纯度的有机溶剂和必要的添加剂等原料以一定...

发表于 2018-03-02 14:41 509次阅读
锂电池电解液技术发展5大趋势解析

锂电池检测系统行业技术特点及发展趋势

锂电池检测系统技术较为复杂,涉及测控技术、能量变换技术、功率变换技术、系统集成及制程工艺等,相应技术...

发表于 2018-03-02 14:21 463次阅读
锂电池检测系统行业技术特点及发展趋势

GGII:锂电行业Q4行情回顾及2018年发展预...

GGII预计2018年动力电池产量将超过65GWh,三元动力电池占比超过65%;到2018年底,国内...

发表于 2018-03-02 09:39 425次阅读
GGII:锂电行业Q4行情回顾及2018年发展预...

本田实现镁电池商业化 欲替代锂电池?

本田公司对外宣布,他们与崎玉县产业技术综合中心合作,开发出了世界上第一块可以实际应用的镁充电电池。

发表于 2018-03-02 09:04 462次阅读
本田实现镁电池商业化 欲替代锂电池?

锂电池极片辊压温度如何影响动力电池性能

极片表面涂层材料的压实密度与电池的电化学性能有很重要的关系,合理的压实密度可有效增加电池的电化学性能...

发表于 2018-03-01 17:17 572次阅读
锂电池极片辊压温度如何影响动力电池性能

科学家研发出-70℃可正常使用的锂电池 外太空使...

一般来说传统锂电池在-20℃发挥出50%性能就已经算是最优水平,但是今日报道中国科学家研发成功零下7...

发表于 2018-03-01 15:26 102次阅读
科学家研发出-70℃可正常使用的锂电池 外太空使...

如何通过锂电池供电生成3.8V左右电源

发表于 2018-02-27 15:02 816次阅读
如何通过锂电池供电生成3.8V左右电源

25.2V锂电池充电电路图

发表于 2018-02-23 10:53 656次阅读
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6S航模锂电池电压检测和报警器

发表于 2018-02-05 21:45 898次阅读
6S航模锂电池电压检测和报警器

锂电池内阻的建模测量仿真

发表于 2018-01-30 11:00 459次阅读
锂电池内阻的建模测量仿真

锂电池内阻测量的方法及电路设计

发表于 2018-01-30 10:58 411次阅读
锂电池内阻测量的方法及电路设计

锂电池的等效阻抗及测量方法

发表于 2018-01-29 11:14 493次阅读
锂电池的等效阻抗及测量方法

请教一个基于stm32的锂电池电压采集电路

发表于 2018-01-25 17:11 612次阅读
请教一个基于stm32的锂电池电压采集电路