研究發(fā)現(xiàn)SEI可實(shí)現(xiàn)充電鋰金屬電池更高的能量密度以及性能和安全性2021-04-09 08:31
據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)(PennState)研究人員表示，利用一種新研發(fā)的固態(tài)電解質(zhì)界面膜(SEI)，可充電鋰金屬電池可實(shí)現(xiàn)更高的能量密度，更佳性能以及更好的安全性。
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隨著電動(dòng)汽車(chē)、智能手機(jī)和無(wú)人機(jī)等對(duì)更高能量密度的鋰金屬電池的需求新增，SEI的不穩(wěn)定性成為阻礙鋰金屬電池發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題，因?yàn)樵撾姵氐匿囯姌O表面的一層鹽層會(huì)將SEI隔離，并且傳導(dǎo)鋰離子。
作為鋰金屬電池內(nèi)最不為人所知的部分，SEI的降解促進(jìn)了樹(shù)突的形成。樹(shù)突是一種針狀結(jié)構(gòu)，從電池的鋰電極中生長(zhǎng)出來(lái)，會(huì)對(duì)電池的性能和安全性出現(xiàn)負(fù)面影響。
機(jī)械與化學(xué)工程教授Wang表示：這就是為何鋰金屬電池壽命不長(zhǎng)的原因，界面膜一生長(zhǎng)，電池就會(huì)不穩(wěn)定。在該項(xiàng)目中，我們使用了聚合物復(fù)合材料來(lái)打造更好的SEI。該項(xiàng)目由化學(xué)博士生YueGao領(lǐng)導(dǎo)，研發(fā)的增強(qiáng)型SEI是一個(gè)反應(yīng)性聚合物復(fù)合材料，由聚合物鋰鹽、氟化鋰納米顆粒以及氧化石墨烯片組成，新型電池組件的結(jié)構(gòu)就包含一層薄薄的此類(lèi)材料。
研究人員研發(fā)的聚合物能夠與鋰金屬表明形成爪狀鍵合，以無(wú)源方式為鋰表面供應(yīng)所需能量，使其不會(huì)與電解質(zhì)中的分子發(fā)生反應(yīng)，而納米片在復(fù)合材料中起到機(jī)械屏障的用途，防止鋰金屬中形成樹(shù)突。
通過(guò)化學(xué)和工程設(shè)計(jì)以及合作，該技術(shù)能夠在原子水平上控制鋰表面。此外，該反應(yīng)性聚合物還減輕了電池重量、降低了制造成本，進(jìn)一步促進(jìn)鋰金屬電池未來(lái)發(fā)展。2018年，臺(tái)塑三井電解液銷(xiāo)售量較2017年同期上升4.5倍。在二月27-三月一日的日本智慧能源周上，臺(tái)塑三井營(yíng)業(yè)處長(zhǎng)張世強(qiáng)接受專(zhuān)訪，在回答有關(guān)去年業(yè)績(jī)問(wèn)題時(shí)如此表示。臺(tái)塑三井2018年的表現(xiàn)著實(shí)讓人刮目相看。那么，臺(tái)塑三井是如何做到的呢？相關(guān)于其他同行有什么優(yōu)勢(shì)呢？在2019年的規(guī)劃是怎么樣的？
臺(tái)塑三井是日本三井化學(xué)和臺(tái)灣塑膠工業(yè)的合資公司，2013年在浙江寧波開(kāi)設(shè)電解液生產(chǎn)廠。三井化學(xué)于1995年展開(kāi)電解液事業(yè)，有著20年以上的技術(shù)及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)積累。三井化學(xué)擁有專(zhuān)門(mén)從事解析的子公司，能夠針對(duì)鋰離子電池進(jìn)行最先端的解析。張世強(qiáng)認(rèn)為，臺(tái)塑三井成立以來(lái)，重視生產(chǎn)管理、安全環(huán)境，運(yùn)用電解液及鋰離子電池相關(guān)的豐富相關(guān)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，并借助鋰離子電池的高度解析能力，通過(guò)電解液解決了顧客很多電芯上的問(wèn)題。
此外，兩家母公司均為綜合性化工集團(tuán)，具備獨(dú)自開(kāi)發(fā)新型添加劑的強(qiáng)大能力。迄今為止已經(jīng)檢討了數(shù)千種添加劑，并將多種獨(dú)自開(kāi)發(fā)的添加劑量產(chǎn)運(yùn)用到電解液產(chǎn)品中。張世強(qiáng)舉例，對(duì)硅碳系負(fù)極及高電壓三元系極為有效的添加劑PST（丙烯基-1,3-磺酸內(nèi)酯）就是由三井化學(xué)獨(dú)自開(kāi)發(fā)的添加劑。
強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力以及深厚的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)積累，成就了臺(tái)塑三井在行業(yè)發(fā)展受限的2018年里實(shí)現(xiàn)4.5倍的上升。更讓我們驚訝的是，張世強(qiáng)預(yù)計(jì)，2019年臺(tái)塑三井電解液銷(xiāo)量再成長(zhǎng)3.5倍。
深圳市恒創(chuàng)興電子科技有限公司是一家專(zhuān)業(yè)從事BMS電源管理系統(tǒng)、鋰電池保護(hù)板、儲(chǔ)能電池的開(kāi)發(fā)、集成、測(cè)試、銷(xiāo)售及相關(guān)電子產(chǎn)品的生產(chǎn)，混合集成電路的技術(shù)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、測(cè)試及銷(xiāo)售一體的高新科技企業(yè)，電池保護(hù)板定制廠家。
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隨著電動(dòng)汽車(chē)、智能手機(jī)和無(wú)人機(jī)等對(duì)更高能量密度的鋰金屬電池的需求新增，SEI的不穩(wěn)定性成為阻礙鋰金屬電池發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題，因?yàn)樵撾姵氐匿囯姌O表面的一層鹽層會(huì)將SEI隔離，并且傳導(dǎo)鋰離子。
作為鋰金屬電池內(nèi)最不為人所知的部分，SEI的降解促進(jìn)了樹(shù)突的形成。樹(shù)突是一種針狀結(jié)構(gòu)，從電池的鋰電極中生長(zhǎng)出來(lái)，會(huì)對(duì)電池的性能和安全性出現(xiàn)負(fù)面影響。
機(jī)械與化學(xué)工程教授Wang表示：這就是為何鋰金屬電池壽命不長(zhǎng)的原因，界面膜一生長(zhǎng)，電池就會(huì)不穩(wěn)定。在該項(xiàng)目中，我們使用了聚合物復(fù)合材料來(lái)打造更好的SEI。該項(xiàng)目由化學(xué)博士生YueGao領(lǐng)導(dǎo)，研發(fā)的增強(qiáng)型SEI是一個(gè)反應(yīng)性聚合物復(fù)合材料，由聚合物鋰鹽、氟化鋰納米顆粒以及氧化石墨烯片組成，新型電池組件的結(jié)構(gòu)就包含一層薄薄的此類(lèi)材料。
研究人員研發(fā)的聚合物能夠與鋰金屬表明形成爪狀鍵合，以無(wú)源方式為鋰表面供應(yīng)所需能量，使其不會(huì)與電解質(zhì)中的分子發(fā)生反應(yīng)，而納米片在復(fù)合材料中起到機(jī)械屏障的用途，防止鋰金屬中形成樹(shù)突。
通過(guò)化學(xué)和工程設(shè)計(jì)以及合作，該技術(shù)能夠在原子水平上控制鋰表面。此外，該反應(yīng)性聚合物還減輕了電池重量、降低了制造成本，進(jìn)一步促進(jìn)鋰金屬電池未來(lái)發(fā)展。2018年，臺(tái)塑三井電解液銷(xiāo)售量較2017年同期上升4.5倍。在二月27-三月一日的日本智慧能源周上，臺(tái)塑三井營(yíng)業(yè)處長(zhǎng)張世強(qiáng)接受專(zhuān)訪，在回答有關(guān)去年業(yè)績(jī)問(wèn)題時(shí)如此表示。臺(tái)塑三井2018年的表現(xiàn)著實(shí)讓人刮目相看。那么，臺(tái)塑三井是如何做到的呢？相關(guān)于其他同行有什么優(yōu)勢(shì)呢？在2019年的規(guī)劃是怎么樣的？
臺(tái)塑三井是日本三井化學(xué)和臺(tái)灣塑膠工業(yè)的合資公司，2013年在浙江寧波開(kāi)設(shè)電解液生產(chǎn)廠。三井化學(xué)于1995年展開(kāi)電解液事業(yè)，有著20年以上的技術(shù)及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)積累。三井化學(xué)擁有專(zhuān)門(mén)從事解析的子公司，能夠針對(duì)鋰離子電池進(jìn)行最先端的解析。張世強(qiáng)認(rèn)為，臺(tái)塑三井成立以來(lái)，重視生產(chǎn)管理、安全環(huán)境，運(yùn)用電解液及鋰離子電池相關(guān)的豐富相關(guān)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，并借助鋰離子電池的高度解析能力，通過(guò)電解液解決了顧客很多電芯上的問(wèn)題。
此外，兩家母公司均為綜合性化工集團(tuán)，具備獨(dú)自開(kāi)發(fā)新型添加劑的強(qiáng)大能力。迄今為止已經(jīng)檢討了數(shù)千種添加劑，并將多種獨(dú)自開(kāi)發(fā)的添加劑量產(chǎn)運(yùn)用到電解液產(chǎn)品中。張世強(qiáng)舉例，對(duì)硅碳系負(fù)極及高電壓三元系極為有效的添加劑PST（丙烯基-1,3-磺酸內(nèi)酯）就是由三井化學(xué)獨(dú)自開(kāi)發(fā)的添加劑。
強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力以及深厚的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)積累，成就了臺(tái)塑三井在行業(yè)發(fā)展受限的2018年里實(shí)現(xiàn)4.5倍的上升。更讓我們驚訝的是，張世強(qiáng)預(yù)計(jì)，2019年臺(tái)塑三井電解液銷(xiāo)量再成長(zhǎng)3.5倍。
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