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加州大学利用碳纳米管网制成新型电池隔膜 防止电池过热燃烧
加州大学圣地亚哥分校的纳米工程师开发了一种安全特性，可以防止锂金属电池在内部短路时迅速升温并着火。由加州大学圣地亚哥分校纳米工程学教授刘平和他的博士生马修冈萨雷斯领导的研究人员在《先进材料》杂志上发表了一篇论文，详细介绍了他们的工作。 锂金属电池在性能方面具有很大的潜力，但在目前的形式上很容易发生故障。这是由于被称为树枝状晶体的针状结构的生长所致，该树枝状结构在电池充电后在阳极上形成，并且可以刺穿隔板，而隔板是在阳极和阴极之间形成的屏障，可减慢能量和热量的流动。 当这个障碍被破坏并且电子可以更自由地流动时，它们会产生更多的热量，并且事情会失控，导致电池过热、失效、着火甚至爆炸。科学家们正在寻求以各种方式解决锂金属电池中的这些问题，其中使用超声波或特殊的保护层来防止枝晶生长只是其中的几种可能性。 该团队对电池中被称为隔膜的部分进行了巧妙的调整，隔膜是电池正极和负极之间的屏障，这样一来，当电池短路时，电池内部积聚的能量（也就是热量）流动就会减慢。 论文第一作者冈萨雷斯说：“我们并不是试图阻止电池故障的发生。我们只是让电池变得更加安全，这样当它发生故障时，电池就不会灾难性地着火或bao炸”。 锂金属电池在反复充电后，阳极上会出现树突的针状结构。随着时间的推移，树突生长得足够长，穿透隔膜，在阳极和阴极之间架起一座桥梁，导致内部短路。当这种情况发生时，两个电极之间的电子流动失去控制，导致电池立即过热并停止工作。 加州大学圣地亚哥分校的研究小组发明的隔板基本上缓解了这种现象。一面覆盖着一层薄的、部分导电的碳纳米管网，它可以拦截任何形成的树突。当一个树突刺穿隔膜并撞击碳纳米管网时，电子就有了一个通道，它们可以慢慢地排出，而不是一下子直接冲向阴极。 冈萨雷斯将新的电池分离器比作大坝上的泄洪道。他说：“当大坝开始溃决的时候，就会打开溢洪道，让一些水以一种可控的方式流出来。这样，当大坝真的决堤并外溢的时候，就没有多少水可以引发洪水了。这就是我们的分离器的想法，大幅降低电荷的排出速度，防止电子“泛滥”到阴极。当树突被分离器的导电层拦截时，电池就会开始自我放电，这样当电池短路时，就没有足够的能量来产生危险了。” 其他的电池研究工作集中在用足够坚固的材料来阻挡树突的穿透来制造分离器。但冈萨雷斯说，这种做法的一个问题是，它只是延长了不可避免的结果。这些分离器仍然需要有孔，让离子通过，以便电池的工作。因此，当树突最终通过时，短路将变得更糟。 在测试中，安装了新分离器的锂金属电池在20到30次循环中显示出逐渐失效的迹象。与此同时，电池与一个正常（和略厚）分离器经历突然故障在一个周期。 “在一个真实的用例场景中，你不会有任何关于电池即将失效的预先警告。前一秒可能还好，下一秒就会着火或完全短路。这是不可预测的，”冈萨雷斯说。“但有了我们的分离器，你就会提前得到警告，电池越来越差，越来越差，越来越差，每次充电都是如此。” 虽然这项研究的重点是锂金属电池，研究人员说，这种分离器也可以用于锂离子和其他电池化学反应。研究小组将致力于优化分离器的商业使用。加州大学圣地亚哥分校已经为研究申请了一项临时专利。
来源：贤集网
研究人员以溶液为基础合成固态电解质 推进固态电池商业化
比起易燃的有机电解液，固态无机电解质本身不易燃；而且，用锂金属代替石墨作为负极，可使电池的能量密度大幅提升（高达10倍）。因此，固态电池有望成为电动汽车的突破性技术。然而，要将固态电池推向市场，仍面临很大的问题，即如何制造出既坚固耐用又足够薄的电解质，来作为良好的离子导体。在理想情况下，这些电解质应该只有几十微米厚，类似于今天锂离子电池的隔板，但是大多数固体电解质采用的是陶瓷材料，如果做得太薄，很容易破碎。据外媒报道，加州大学圣地亚哥分校材料科学家Ping Liu，以及马里兰大学和加州初创公司Liox Power研究人员，开发了一种制造固态电池电解质的新技术。在制造过程中，通过对溶液进行干燥，形成离子导电复合材料，这种材料可同时作为电解质和正极涂层。该电解质溶液是一种含有β-硫代磷酸锂（β-Li3PS4）的硫化物基材料。研究团队通过多种方式来合成这种材料，包括使用不同的亲核试剂、溶剂和机械支持物，但最关键的起始成分总是硫化锂（Li2S）和硫化磷（P2S5）。所产生的β-Li3PS4溶液很清澈，在干燥时形成非常均匀的电解质层，可以直接沉积在硫化锂正极上。Liu说：“我们通过连续的过程来制造电池，而不需要分别制造单独的层体，所以，不必费力处理非常薄的材料。”传统锂离子电池和固态电池制造技术，通常是将单层电解质堆叠组合在一起。这种能源密集型技术，需要用球磨机混合粉末与粘合剂，然后将其铸造成板材，再通过高温和高压平台，进行烧结或压制。Liu的方法解决了这些问题。另外，研究人员对β-Li3PS4溶液进行调整，以防止枝晶生长，从而打造更安全的电池。锂枝晶的形成，是由于电场不均匀、表面化学或其他原因，导致锂离子在负极表面发生不均匀沉积，从而形成针状突起。如果任由枝晶形成，就会引起火灾。CSIRO的Best称：“负极上长出来的枝晶，与正极接触，会引起局部过热，温度可能高达1500到2000摄氏度。”研究团队开发的电解质，可与枝晶自发反应，形成惰性产物，有助于防止电池短路。Liu说：“这与伤口上长疤的过程非常相似。因此，我们称它为一种自我愈合和自我形成的机制。”目前为止，研究人员已经为这种独特的电解质制造技术申请了五项专利。研究团队希望，在未来两至三年内，以每千瓦时低于100美元的成本，制造出容量为2Ah的固态电池工作原型，接近今天大多数智能手机电池的容量，进一步推进固态电池的商业化进程。
来源：盖世汽车
三星披露长续航固态EV原型电池研究新进展
三星技术研究院（SAIT）与日本三星研发研究院（SRJ）的研究人员，已经设计了一种高性能、长续航的纯固态EV原型电池。其采用了更安全的袋式封装设计，体积较常规锂离子电池小50%，可在实现500英里续航里程的情况下，实现1000次以上的循环充电。固态电池被视为电动汽车（EV）的一个重要突破，有望奠定未来几十年的发展方向，在汽车、飞行器、设备、家庭供电等方面发挥重要的作用。当前锂离子的一大短板，就是使用了液态的电解质。每次充放电过程，锂离子都会在正负极之间来回浮动，而固态电池则使用凝结的固态电解质来传递电荷。消除液态电解质，不仅可以增大电池的体积能量密度、让结构变得更加紧凑，还可以更好地应付发热状况。对于电动汽车来说，固态电池不仅能够降低散热需求，还可以减少自重、不易起火或爆炸、使用寿命也更长。当前锂离子电池还面临老化后形成晶枝的问题，随着常见的锂金属阳极积聚少量的金属，电池内部可能形成笋状突起，最终戳破电芯、缩短电池使用寿命、乃至形成短路等安全隐患。好消息是，三星旗下SAIT和SRJ研究所的研究人员，已经开发出了使用5微米厚度的银碳复合层来取代锂金属阳极的方法。SRJ首席工程师Aihara Yuichi、首席研究员Lee Yong-Gun Lee和SAIT的Master Dong Im组成的研究团队，选择了固体硫化物电解质和高镍层状氧化物阴极。结果发现，这种新设计有效地调节了锂枝晶的沉积，从而实现了长效的电化学特性。基于袋式原型电池的测试表明，其效率在900 Wh / L以上。原型电池的能量密度，约为常规使用液态电解质的锂离子电池的两倍、库仑效率超过99.8%、预估寿命超1000次循环。以设计续航 500 英里（800 公里）的电动汽车为例，如果管理得当，车子能够顺利行驶50万英里（80 万公里）以上，远超大多数燃油发动机。作为目前世界上最知名的电池制造商之一，三星显然可以在适当的时候迅速投产下一代固态EV电池。不过在商用之前，研究团队表示其计划进一步完善设计，以及开发配套的制造技术，此外电池价格仍占EV总成本的大头。
来源：cnBeta.COM
广州建立动力电池梯次利用试点
3月20日，广州市通过了《广州市促进汽车生产消费若干措施》（以下简称《若干措施》），提出将推动新能源车配套设施建设。新冠肺炎疫情对汽车行业产生较大影响最大。为了稳定汽车产业，广州出台新政策，从提振新能源汽车消费、鼓励汽车加快更新换代、营造汽车消费环境三个方面，提出购车补贴、竞价奖励、新增巡游出租车指标和优化中小客车指标调控政策等措施，支持汽车产业持续健康发展，预计拉动总产值将超过200亿元。优化中小客车指标调控政策的方向是增加中小客车指标。具体增加的数据将进行核改，预计两周后出炉。与此同时，广州将推动新能源车配套设施建设。推动政府机关、事业单位等单位的露天停车区域配置充电设施；加快推进现有公共停车场、产业园区等区域的充电设施建设。鼓励充电设施运行商加大现有住宅小区露天公共停车区域快速充电设施建设力度。建立废旧动力电池梯次利用及再生利用产业试点示范，开展电动汽车车电分离试点工作，切实降低新能源车购车成本。
来源：高工锂电
东京大学研发不燃烧电解质提升电池安全性
外媒报道称，东京大学的研究人员最近设计并合成了另一种不可燃的环状磷酸盐基电解质。该电解质可实现安全、高度稳定的操作和高压，性能优于大多数现有锂电池中包含的溶剂。“锂离子电池的电解质溶剂近30年来一直没有变，如果我们找到替代的溶剂，那么更高级锂电池的开发空间将很大。”东京大学研究人员山田敦雄教授表示，其团队设计了一种新的电解质溶剂，旨在提高电池性能和安全性。多功能电解质溶剂的合理设计。高压耐受性（氧化稳定性和SEI的形成）和不燃性的重要功能被分配给分子结构的每个部分。据了解，该团队通过融合常规电解质溶剂EC和阻燃剂的化学结构来设计其环状磷酸盐基电解质。这提供了两个分子的磷酸盐特性，包括溶剂的耐高压性和阻燃剂的不易燃性，从而最大程度地降低了锂电池起火的风险。在合成电解质时，研究人员发现最有效的配方在TFEP / 2,2,2-三氟乙基甲基碳酸酯中含有0.95 M LiN（SO2F）2。这种特定的成分能够合成具有非燃性和自熄灭时间为零的电解液，并能使石墨负极和高压LiNi0.5Mn1.5O4正极稳定运行。山田教授说：“出乎意料的是，新的电解质溶剂可以将电池电压从当前的3.8 V增加到4.6 V，还可以延长电池寿命。”该团队计划继续为商用电池应用开发这种新型电解质溶剂，并开发各种新型多功能电池材料，以制成更好的电池。
来源：高工锂电技术与应用
抗击疫情，铅酸蓄电池协会在行动！
农历鼠年新春，一场突如其来的新型冠状病毒感染肺炎疫情打破了节日的祥和，中华民族再次直面多难兴邦的考验。战疫情，谋发展。中国电器工业协会铅酸蓄电池分会（以下简称“铅酸蓄电池协会”）和铅酸蓄电池企业坚决贯彻落实党中央、国务院决策部署，把疫情防控工作作为重要政治任务摆在首位，与全国人民一道抗击疫情，科学有序推动企业复工复产，努力实现高质量发展，为促进经济平稳运行和社会健康发展作出应有的贡献。 迅速行动 助力战“疫”疫情发生以来，铅酸蓄电池协会理事长第一时间就疫情防控工作进行安排部署。铅酸蓄电池协会深入贯彻落实党中央《关于加强党的领导 为打赢疫情防控阻击战提供坚强政治保证的通知》，民政部社会组织管理局、国资委协会党建局等上级部门文件精神，迅速采取措施，要求全体员工严格执行有关规定要求，落实职工动态及疫情信息每日上报制度，将应对措施和个人防护知识进行提醒教育，形成有效的防范管控。铅酸蓄电池协会秘书处发出“致中国蓄电池行业各企业和员工慰问信”，对湖北省（武汉）给予精神上鼓励和行动上支援，同时向战斗在全国各地的蓄电池企业和员工表示最真挚的问候！铅酸蓄电池协会将与各企业站在一起，共同为抗击这场大灾做出应有的贡献。我们深信在以习总书记为首党中央领导下一定能够战胜疫情取得胜利。铅酸蓄电池协会充分运用各业务平台开展工作，保持信息通畅、工作不断，及时传递行业声音，主动了解需求，为行业服务，为政府服务；充分利用微信群、网站、电子邮件进行信息沟通，对铅酸蓄电池企业的抗疫举措及爱心行动进行深度宣传并持续关注克服困难复工复产、战疫情的最新动态，在行业内传递爱心，传播正能量。危难时刻，一场团结抗疫的战斗在铅酸蓄电池行业全面打响，行业龙头企业率先垂范，中小企业勇担使命。一批又一批的款物承载着爱心向武汉汇聚，向抗疫一线汇聚。企业调研 研究对策为了解评估疫情对企业的影响，了解经济一线真实现状，铅酸蓄电池协会于2月14日在行业内发起“企业受新型冠状病毒肺炎疫情影响情况问卷调查”，请各会员企业参考调查表内容进行问卷调查并及时向有关部门反映，了解疫情对制造行业、企业的影响，为各级政府精准施策提供咨询，同时也为减免蓄电池行业消费税提供素材。疫情之下，如何做到疫情防控和服务国家发展战略、保障经济稳步发展两不误，是铅酸蓄电池企业面临的重要挑战。按照党中央、国务院要求，在充分准备、周密安排、确保安全的前提下，铅酸蓄电池企业正逐步复工复产。为快速了解新型冠状病毒感染肺炎疫情对蓄电池企业生产经营的影响，铅酸蓄电池协会分别于2月21日、3月4日两次开展了企业复工复产情况、存在问题及措施建议追踪调查，内容包括企业开复工情况、生产经营预期、遇到的困难等。调查结果显示，疫情对企业正常的经营与运行造成一定影响，如招标工作、新订单进展较慢；复工企业多采用轮流值班、远程办公，工作效益也受到一定影响，行业中小企业普遍预期未来影响或更大。对此，铅酸蓄电池协会提出了加大防护物资生产和投放、尽快出台复工复产规范、完善制造业支持政策特别是行业中小企业的支持政策等多项建议，为有关政府部门提供决策参考。铅酸蓄电池协会目前已将行业企业的实际困难和问题反馈给相关部门，分会也将充分发挥社会组织的纽带和服务作用，进一步提升“三个服务”的能力和水平，促进企业及政府之间顺畅的信息交流与沟通，积极整合产业链资源，携手企业、共克时艰，努力把疫情带来的不利影响降到最低，为行业稳定和国家经济发展作出贡献。
来源：中国电器工业协会铅酸蓄电池分会
