可折疊電池材料的案例
科研人員開發(fā)出柔性可折疊全新電池材料
隨著三星Galaxy Fold、華為Mate X、柔派FlexPai等折疊手機(jī)問世。折疊屏手機(jī)能給我們帶來極佳的視覺觀影藝術(shù)效果的同時，機(jī)身厚度，待機(jī)時間一直是目前無法攻克避免的難題。在單屏幕狀態(tài)下，機(jī)身厚度仍然遠(yuǎn)超常規(guī)尺寸手機(jī)。其主要原因在于，攝像頭體積規(guī)模限制，電池體積規(guī)模限制。
近日，瑞典Linkoping大學(xué)研究出一款超級電池Power Paper又稱“紙電池”，該電池打破四項(xiàng)世界紀(jì)錄。
該電池擁有極其輕薄的厚度，并具有極佳的延展性和穩(wěn)固性，反復(fù)經(jīng)過多次折疊依然能保持良好狀態(tài)。電池雖小，但其容量為26800毫安，約為iPhone電池容量的十倍，以保障手機(jī)具有持久的續(xù)航。
其實(shí)現(xiàn)原理為：導(dǎo)電聚合物與植物纖維素、甘油等物質(zhì)進(jìn)行合理配比，以實(shí)現(xiàn)電池效果。
該電池經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室測試2000次以上并沒有出現(xiàn)任何損耗，壽命是鋰電池壽命兩倍以上。
Power Paper目前已獲得2．8億元資助，用于研發(fā)和量產(chǎn)化的整體實(shí)現(xiàn)。
（來源：太平洋電腦網(wǎng)）
展開 LG化學(xué)｜開發(fā)出可折疊蓋板新材料！折痕減少，硬度和玻璃一樣
無需PET膜的涂層產(chǎn)品或?qū)?yīng)用于需要實(shí)現(xiàn)超薄的可折疊手機(jī)和可卷IT產(chǎn)品等領(lǐng)域。
LG化學(xué)表示，公司通過把握客戶對超薄、簡潔外觀、穩(wěn)定折疊特性等蓋板材質(zhì)的需求，開發(fā)出了涂層方式的蓋板材料，并完成了驗(yàn)證。計(jì)劃明年內(nèi)完成量產(chǎn)性能，從2023年起開始進(jìn)行銷售。
LG化學(xué)IT原材料事業(yè)部部長JangDoogi常務(wù)表示:“本次的Real Folding window開發(fā)進(jìn)一步解決了客戶的痛點(diǎn)，已有多家客戶尋求合作。將通過與智能手機(jī)領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊企業(yè)的合作，以手機(jī)產(chǎn)品著手，逐步將應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到筆記本電腦、平板電腦等新型折疊產(chǎn)品應(yīng)用。”
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展開 特斯拉公布電池回收細(xì)節(jié) 可回收92%的電池電芯材料
蓋世汽車訊 據(jù)外媒報(bào)道，特斯拉（Tesla）公布了其大規(guī)模電池回收工作的更多細(xì)節(jié)，并聲稱通過其回收過程可以回收約92%的電池電芯材料。
就整個生命周期的排放而言，電動汽車與燃?xì)鈩恿ζ囅啾扔袃蓚€主要優(yōu)勢。一是在車輛的運(yùn)行方面，電動車車主有更多的能源選擇來為車輛充電，而不僅僅加油。電動車車主可以使用可再生能源為車輛充電，從而可以大大減少車輛排放。二是制造方面，盡管很多反對電動汽車人聲稱，制造電池所需的能源和資源抵消了所有排氣管的優(yōu)勢。但他們卻忽略了電池回收，這將對電動汽車的完整排放循環(huán)產(chǎn)生重大影響。
（圖片來源：特斯拉）
多年來，特斯拉一直在與第三方回收商合作，從報(bào)廢的電池組重回收材料。同時也一直致力于開發(fā)自己“獨(dú)特的電池回收系統(tǒng)”。隨著其2020年影響報(bào)告（2020 Impact Report）的發(fā)布，特斯拉公布了有關(guān)其電池回收工作的更多細(xì)節(jié)。
特斯拉證實(shí)，已于去年年底部署了其自有電池電芯回收設(shè)施的第一階段：在2020年第四季度，特斯拉在內(nèi)華達(dá)州超級工廠成功完成了電池電芯回收設(shè)施的第一階段，用于電池制造廢料和報(bào)廢電池的內(nèi)部處理。盡管多年來特斯拉一直與第三方電池回收商合作，以確保電池不會被填埋，但特斯拉仍然重視在內(nèi)部建立回收的能力。現(xiàn)場回收可以使特斯拉更接近于關(guān)閉材料生產(chǎn)循環(huán)，從而可以將原材料直接提供至其鎳和鈷供應(yīng)商。該設(shè)施開啟了大規(guī)模電池回收的創(chuàng)新循環(huán)，使特斯拉能夠通過運(yùn)營學(xué)習(xí)快速改進(jìn)當(dāng)前設(shè)計(jì)，并對研發(fā)產(chǎn)品進(jìn)行工藝測試。
展開 電池包減重提升動力電池能量密度 碳纖維復(fù)合材料可“止痛”
根據(jù)計(jì)劃，財(cái)政補(bǔ)助到2020年將持續(xù)減少，電池能量密度在每千克160瓦時（Wh/kg）或以上的新能源汽車，可享受新補(bǔ)貼政策的最高補(bǔ)貼。
但是，工信部2019年第2批推薦目錄中，純電動乘用車83款，其中電池系統(tǒng)能量密度達(dá)到160Wh/Kg的只有13款。鳳凰環(huán)氧樹脂127https://www.hongyantu.com/goodlist/sz/48285.html
而按照我國政府規(guī)劃，到2020年動力電池單體能量密度大于300Wh/Kg，系統(tǒng)能量密度可到260Wh/kg。
“提高電池包質(zhì)量能量密度的需求十分迫切。”中科院電動汽車研發(fā)中心（天津）副主任、天津中科先進(jìn)技術(shù)研究院材料事業(yè)部部長曹曉燕博士在由尋材問料?主辦的“2019?第五屆碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)大會”上表示。
中科院電動汽車研發(fā)中心（天津）副主任、天津中科先進(jìn)技術(shù)研究院材料事業(yè)部部長曹曉燕博士
提高輕量化水平可間接提高動力電池能量密度。曹曉燕博士認(rèn)為，出于安全性考慮，提高電池系統(tǒng)能量密度的工作重心已經(jīng)由提高電芯能量密度轉(zhuǎn)為整個系統(tǒng)減重。
數(shù)據(jù)可能體現(xiàn)會更直觀。曹曉燕博士指出，電池包在整個電動汽車重量的占比達(dá)到29%，因此電池包的減重對電動汽車減重貢獻(xiàn)巨大，需要加大電池包輕量化技術(shù)研究力度。
另外，電動汽車安全性問題也是普遍關(guān)注的敏感問題，電池包作為純電動汽車的核心部件，電池包的安全性直接影響到整車的安全性。
“電池包輕質(zhì)材料的發(fā)展，經(jīng)歷了從鋼到鋁合金、工程塑料，再到碳纖維及其復(fù)合材料的歷程。”曹曉燕博士表示，碳纖維復(fù)合材料具有密度低、比強(qiáng)度高、比剛度高、耐腐蝕抗老化性好等優(yōu)點(diǎn)，是開發(fā)電池包箱體、解決行業(yè)痛點(diǎn)的關(guān)鍵材料之一。
這從天津中科先進(jìn)技術(shù)研究院針對電動汽車領(lǐng)域關(guān)鍵核心部件，開發(fā)的新型復(fù)合材料電池包外殼實(shí)際案例也能看出。
展開 
芝加哥大學(xué)開發(fā)硫化鐵基專利材料 可提高電池效率和可持續(xù)性
蓋世汽車訊 據(jù)外媒報(bào)道，芝加哥大學(xué)（the University of Chicago）化學(xué)系助理教授John Anderson獲得了一種材料的專利。比起目前使用的方法，這種材料可以更有效、更可持續(xù)地儲存和產(chǎn)生能量。
（圖片來源：芝加哥大學(xué)）
這種基于硫化鐵的專利材料，可以制成散裝粉末，或沉積在基材上的薄膜。
研究人員致力于發(fā)現(xiàn)新材料，以提高儲能方案的性能，或降低成本，包括用于電動汽車等超級電容器設(shè)備的電極。這些電極還可用于電子設(shè)備的鋰和鈉電池，并應(yīng)用于電網(wǎng)儲能。Anderson表示：“我們將一種已經(jīng)研究過的物質(zhì)構(gòu)建成納米薄片，即硫化鐵。在電池應(yīng)用中，這些納米薄片能夠更快地實(shí)現(xiàn)可逆性充電。”
研究人員已通過實(shí)驗(yàn)室合成進(jìn)行概念驗(yàn)證。目前的應(yīng)用是將其作為正極，可能用于硫電池。如果進(jìn)行優(yōu)化，這些材料可用作各類電池中的固態(tài)電解質(zhì)或正極。目前最大的障礙是提高材料的穩(wěn)定性，不論何種應(yīng)用，這都具有重要意義。
Anderson指出：“隨著社會電氣化水平日益提高，對電池的需求將越來越大，對電池原材料的需求也會逐漸增長。這項(xiàng)研究中令人興奮的是，這種材料由地球上成本很低、儲量非常豐富的兩種元素組成，即鐵和硫。”
根據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)（BloombergNEF）的2020年新能源展望（New Energy Outlook 2020，一項(xiàng)對能源經(jīng)濟(jì)未來的長期情景分析），2019至2050年，全球的發(fā)電產(chǎn)能幾乎增長了兩倍。
該報(bào)告指出，磷酸鐵鋰可用于商用電動汽車、電動客車和固定存儲設(shè)備，因此需求量仍然很大。這將需要“大幅提升電池生產(chǎn)能力和原材料供應(yīng)”。
展開 光伏電池不可或缺的關(guān)鍵材料-EVA的國產(chǎn)化情況
伴隨可持續(xù)發(fā)展意識深入人心
全世界光伏發(fā)電綜合利用經(jīng)營規(guī)模快速擴(kuò)大
在“碳達(dá)峰碳中和”愿景目標(biāo)的引領(lǐng)下
光伏發(fā)電作為新能源產(chǎn)業(yè)中的佼佼者
在國內(nèi)具有良好的發(fā)展前景
“十四五”期間
中國石化規(guī)劃建設(shè)7000座分布式光伏發(fā)電站點(diǎn)
推進(jìn)綠色發(fā)展
EVA光伏料
作為光伏電池組件不可或缺的關(guān)鍵材料
越來越受到市場的追捧
EVA光伏料究竟是什么？
到底在光伏發(fā)電中起著怎樣的作用？
它又是如何從一滴原油演變來的？
光伏膠膜為何青睞EVA？
由于單體太陽能電池不能直接做電源使用，必須將單體太陽能電池串、并聯(lián)連接，并進(jìn)行嚴(yán)密封裝，形成“光伏組件”，才能實(shí)現(xiàn)太陽能向電能的轉(zhuǎn)化。
形象地說，“光伏組件”就像是一塊“3+2”餅干。太陽能電池片是核心，上有鋼化玻璃層作保護(hù)，下有光伏背板層作支撐。而電池片與玻璃層之間、電池片與背板層之間，則為光伏膠膜。▲
光伏膠膜，作為太陽能電池片的封裝材料，在中間主要起到對電池片的保護(hù)作用。直接決定了光伏組件的質(zhì)量及壽命。
當(dāng)前，光伏膠膜的封裝材料種類包括乙烯—醋酸乙烯酯共聚物（EVA）、共聚烯烴彈性體（POE）等。其中，EVA樹脂因性能優(yōu)良、價(jià)格便宜，成為最主要的膠膜材料。
EVA光伏料的性狀？
EVA是乙烯和醋酸乙烯（VA）的共聚物。
展開 浦項(xiàng)大學(xué)可在30分鐘內(nèi)合成鋰硫電池正極材料
柔性鋰硫電池測試圖
研究人員通過這種方法證實(shí)，在簡單的合成方法的基礎(chǔ)上，可以在活性材料中引入多孔結(jié)構(gòu)，以促進(jìn)電解質(zhì)滲透，并通過在低體積膨脹的SVPA框架中嵌入硫同素異形體，提高電極的機(jī)械完整性。此外，研究人員通過大量存在于活性材料表面的膦酸官能團(tuán)， 有效地阻止了多硫化鋰洗脫（elution），從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的鋰硫電池性能。這種活性材料本身具有優(yōu)良的彈性，以及作為交聯(lián)聚合物的優(yōu)勢，顯示出作為柔性電極的潛力。
研究負(fù)責(zé)人Moon Jeong Park教授表示：“本項(xiàng)研究以低成本、環(huán)保的方式合成含豐富膦酸基團(tuán)的反硫化聚合物，從而開發(fā)出一種柔性鋰硫電池。這一發(fā)現(xiàn)具有重要意義，因其可在化學(xué)上捕獲多硫化鋰，從而解決了洗脫問題，促進(jìn)商業(yè)化進(jìn)展。”
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展開 OIST研究人員開發(fā)新混合材料 可提高鋰硫電池性能
蓋世汽車訊 為滿足全球不斷增長的能源需求，并實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，可充電電池變得非常必要，但并非所有的可充電電池都是如此。據(jù)外媒報(bào)道，沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)（Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University，OIST）能源材料和表面科學(xué)部門（Energy Materials and Surface Sciences Unit）的研究人員致力于優(yōu)化可充電電池中的鋰硫電池。目前該研究以發(fā)表于期刊《Nature Communications》。
（圖片來源：Nature Communications）
該研究第一作者Hui Zhang表示：“與目前市場的鋰離子電池相比，鋰硫電池可以儲存的能量更多，具體來看，就是使用鋰離子電池的電動汽車一次充電可以行駛300公里，而鋰硫電池可實(shí)現(xiàn)續(xù)航里程達(dá)500公里。”
但鋰硫電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的主要挑戰(zhàn)是其中間產(chǎn)物非常容易溶解。在電池的構(gòu)建過程中，硫與鋰會發(fā)生反應(yīng)生成產(chǎn)物。該過程共分為兩個階段，其中第一階段中的生產(chǎn)產(chǎn)物為多硫化鋰，該產(chǎn)物很容易溶解為多硫化物，從而損害電池性能，進(jìn)而縮短電池壽命。為優(yōu)化電池，多硫化鋰需要盡快轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品，Li2S2或Li2S。為此，研究人員使用了兩種不同的材料，分別是TiO2，以吸收不需要的多硫化物，以及TiN，以加速吸收過程。
該研究的第二作者Luis Ono博士表示：“使用這兩種材料，我們開發(fā)出一種低成本且易于應(yīng)用的混合材料，可以很好地改善電池性能。”
這些材料非常敏感。
展開 ORNL團(tuán)隊(duì)開發(fā)低成本可擴(kuò)展方法 改善固態(tài)電池中的材料連接
蓋世汽車訊 據(jù)外媒報(bào)道，美國能源部橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）的科學(xué)家開發(fā)出一種可擴(kuò)展的低成本方法，能夠改善固態(tài)電池中材料的連接。一直以來，材料連接都是安全、長壽命儲能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)開發(fā)的重要挑戰(zhàn)。
與當(dāng)今鋰離子電池中的液體電解質(zhì)相比，固態(tài)電池采用的固態(tài)電解質(zhì)，一種更安全、快速充電的架構(gòu)。成功的固態(tài)商業(yè)電池系統(tǒng)的尺寸很小，但能量密度約為鋰離子電池的兩倍，可大大提高電動汽車的續(xù)航里程。
（圖片來源：ORNL）
制造固態(tài)電池的挑戰(zhàn)之一是很難實(shí)現(xiàn)材料正確連接，并在重復(fù)的充電和放電循環(huán)中保持穩(wěn)定。科學(xué)家們將該特性稱之為接觸阻抗，并不斷采用高壓等方法克服這一特性。但該過程會引起短路，且需要定期重新施加壓力，從而使用售后市場應(yīng)用擴(kuò)展電池壽命。
通過使用電化學(xué)脈沖，ORNL研究人員可以消除將鋰金屬陽極材料層與固體電解質(zhì)材料連接時形成的空隙：在這種情況下，陶瓷石榴石型電解質(zhì)LALZO（Li6.25Al0.25La3Zr2O12）施加短期高壓脈沖會增加材料界面處的接觸，同時避免負(fù)面作用。
該非破壞性、低成本的脈沖方法會產(chǎn)生局部發(fā)熱電流，圍繞著鋰金屬包裹的空隙并使其消散。該團(tuán)隊(duì)對材料進(jìn)行了重復(fù)實(shí)驗(yàn)和高級表征，結(jié)果表明在應(yīng)用脈沖方法后，電池組件沒有降解。這種方法還可以進(jìn)行擴(kuò)展，從而移除或更新固態(tài)電池，使其恢復(fù)至原始容量。
此前，ORNL電池研究人員使用電化學(xué)脈沖可修復(fù)可能在固體電解質(zhì)中形成的破壞性枝晶。而此次開發(fā)的新方法正是基于此方法得出。研究項(xiàng)目還處于研發(fā)階段，包括使用更先進(jìn)的電解質(zhì)材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。ORNL的多學(xué)科儲能團(tuán)隊(duì)也在努力將其突破擴(kuò)大到工作規(guī)模的固態(tài)電池系統(tǒng)。
展開 硅 – 金屬復(fù)合材料的發(fā)展為高容量的鋰離子可充電電池
一個研究小組在技術(shù)，美國喬治亞理工學(xué)院直樹Fukata，在日本國際交流中心材料Nanoarchitectonics（MANA），國家材料科學(xué)研究所（NIMS），納米半導(dǎo)體材料集團(tuán)的領(lǐng)導(dǎo)者，一個研究小組的帶領(lǐng)下，通過形成于金屬基板由硅（Si）的納米顆粒 - 金屬復(fù)合材料的聯(lián)合開發(fā)為鋰（Li） - 離子可充電電池的陽極材料。所得的陽極材料具有高的能力幾乎兩倍高常規(guī)材料和長的循環(huán)壽命。這些結(jié)果將導(dǎo)致更高的容量，更長壽命的負(fù)極材料的鋰離子充電電池的開發(fā)。
目前，基于碳的材料被用作陽極為鋰離子可充電電池，其容量是高達(dá)370毫安/克 從理論上講，它們的能力可以提高10倍以上4200毫安/克，提供純硅被用作陽極材料。然而，純硅是高度可擴(kuò)展的，三 至四次（體積），其中鋰離子被結(jié)合到它的過程中。由于這種特性，純硅負(fù)極材料是容易產(chǎn)生裂紋作為大量的應(yīng)力在反復(fù)充放電循環(huán)被適用于他們，因此批量使用純硅作為陽極材料嚴(yán)重縮短電池的循 環(huán)壽命。因此，純硅沒有被使用，直到最近。
聯(lián)合研究小組形成在金屬基材的一維鍺（Ge）納米線和使用該納米線作為基材層，然后在納米結(jié)構(gòu)的Si-金屬復(fù)合材料。所形成的納米結(jié)構(gòu)化材料的特征在于現(xiàn)有的約幾十納米內(nèi)聚集的納米粒子到幾百納米眾多空腔。也有一些在Si-金屬復(fù)合材料和Ge的納米結(jié)構(gòu)（圖1）之間存在較大的空腔。另一個特征是，該材料不僅包括純硅而且金屬原子（主要是鐵），其自發(fā)地從襯底經(jīng)由底層鍺納米結(jié)構(gòu)提供和摻入到生長Si材料，形成硅 - 金屬復(fù)合材料。
根據(jù)對制成樣品的充放電特性的評價(jià)，研究組證實(shí)，新陽極材料的容量為當(dāng)前的陽極材料的大約兩倍的容量，并且其循環(huán)壽命也延長比常規(guī)材料。
新材料能夠提高鋰離子二次電池陽極的兩個容量和壽命。
展開 N摻雜碳包覆的Co3O4納米片/碳布復(fù)合材料用于穩(wěn)定的可充電Zn空氣電池
多種非貴金屬化合物已經(jīng)被用作鋅空氣電池的正極材料. 鈷基自支撐電極由于其制備低成本、高性能的優(yōu)勢而具有良好的應(yīng)用前景, 但是構(gòu)建高效的鈷基自支撐電極仍面臨很大的挑戰(zhàn).
黑龍江大學(xué)付宏剛課題組采用電沉積及后續(xù)碳化的方法制備了一種在碳布上生長的氮摻雜碳包覆Co3O4納米片三維復(fù)合材料(NC-Co3O4/CC). 文章近期發(fā)表于Science China Materials, 2018, doi:10.1007/s40843-018-9359-7.
圖1 NC-Co3O4/CC的制備
作為自支撐電極用作OER催化劑, 在電流密度為
10?mA/cm2
時過電勢為210 mV, Tafel斜率為
79.6?mV/dec.
作為鋅空氣電池的正極材料時, 在
10?mA/cm2
的電流密度下其充放電電壓差為
0.87?V,
即使大電流密度為
25?mA/cm2
時仍然具有良好的穩(wěn)定性(93次循環(huán)后性能沒有衰減), 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了商業(yè)催化劑.
NC-Co3O4/CC電極優(yōu)異的性能主要?dú)w因于三維結(jié)構(gòu)利于電解液離子的擴(kuò)散, 同時不使用粘結(jié)劑也能夠增強(qiáng)電極的導(dǎo)電性. 另外, 碳包覆不僅能夠提高電子傳導(dǎo)特性, 而且能提升電極的電化學(xué)穩(wěn)定性. 氮摻雜可以調(diào)節(jié)碳的電子結(jié)構(gòu), 加速電子的傳遞.
圖2 NC-Co3O4/CC用作鋅空氣電池
本工作提供了一種簡單有效的策略用于合成各種自支撐電極, 從而滿足不同能量存儲及轉(zhuǎn)換器件對電極的需求.
來源：中國科學(xué)材料
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延邊大學(xué)權(quán)波：制備硫摻雜石墨烯的新戰(zhàn)略-可用于高性能鈉離子電池負(fù)極材料
引言：
隨著現(xiàn)代生活中對可攜帶式電子設(shè)備和大規(guī)模能量儲存裝置的需求不斷提高，“后鋰離子電池” 代表性新體系的鈉離子電池（Na-ion batteries, NIBs）受到了廣泛的矚目。鈉離子資源在地殼分布即豐富、又均勻、成本低廉、可快速充放電性能等優(yōu)點(diǎn)。但是鈉離子的體積比鋰離子大，傳統(tǒng)的鋰電池負(fù)極材料“石墨”不能在鈉離子電池體系中工作。所以需要開發(fā)出能用于鈉離子電池的負(fù)極材料。
成果簡介：
近日，延邊大學(xué)權(quán)波博士（第一作者）和韓國首爾國立大學(xué)電化學(xué)能源研究團(tuán)隊(duì)合作在國際期刊Advanced Science《尖端科學(xué)》上在線發(fā)表了題為“Solvothermal‐Derived S‐Doped Graphene as an Anode Material for Sodium‐Ion Batteries”的文章。文章利用一種新型熱處理法制備出硫摻雜石墨烯，并用于鈉離子電池負(fù)極材料。此類新型熱處理工藝制備出的硫摻雜石墨烯具有較大的層間距（~0.4 nm）、更高的無序度、和較大的比表面積（308 m2 g?1）。作為負(fù)極材料在電流密度100 mA g?1下循環(huán)300次后還保持380 mAh g?1 的比容量。即使在2.0 A g?1 大電流密度下充放電，循環(huán)1000次還保持263 mAh g?1 的比容量。此研究提供了制備碳基鈉離子電池負(fù)極材料的新策略。
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