金屬離子電池的案例
研究人員探討π-共軛聚合物的性質(zhì) 以用于金屬離子電池和超級電容器
使用共軛聚合物的電池電極
因使用內(nèi)燃機(jī)造成的環(huán)境問題日益嚴(yán)重，電化學(xué)儲能電池越來越受歡迎。低成本、高功率密度、輕量化、安全性高、長壽命、環(huán)保的電池，在電動汽車、便攜式電子產(chǎn)品、頻率調(diào)節(jié)等應(yīng)用中的需求很高。
電活性有機(jī)化合物相對于無機(jī)化合物具有若干優(yōu)點(diǎn)，如重量輕、安全性更高。而且，還可以生產(chǎn)具有必要結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)的電活性有機(jī)化合物，從而產(chǎn)生更多的氧化還原活性位點(diǎn)，增加充放電過程中的電解質(zhì)離子交換。
在多功能儲能系統(tǒng)中，π-CPs及其改性材料，以及與納米結(jié)構(gòu)金屬氧化物和碳基材料構(gòu)成的復(fù)合材料，已被廣泛用作電極材料。CPs是非常有價值的材料，也是超極電容器和金屬離子電池（MIBs）的潛在候選材料，因其具有靈活性、低成本、環(huán)境友好性、結(jié)構(gòu)多樣性，以及易通過納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)衍生化。π-CPs作為電極材料用于存儲器件的主要缺點(diǎn)包括容量低、穩(wěn)定性差等。
此外，在非質(zhì)子電解質(zhì)中π-CPs電極擊穿，會導(dǎo)致電池和超級電容器在放電期間容量快速衰減。迄今為止，文獻(xiàn)中已經(jīng)發(fā)表了各種克服這些障礙的解決方案。其中包括利用有機(jī)羰基化合物制備π-CPs鹽，利用導(dǎo)電材料制備π-CPs共價化合物，以及利用非共價技術(shù)制備具有納米結(jié)構(gòu)碳/金屬氧化物的復(fù)合材料。
孤對電子似乎具有較高的電子遷移率，據(jù)發(fā)現(xiàn)π-CPs中含有包括雜原子（如氧、氮、硫等）在內(nèi)的孤對電子，具有較高的電導(dǎo)率和氧化還原活性，能夠進(jìn)一步提高儲能系統(tǒng)的能量和功率密度。
-END-
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，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 PID光離子化傳感器在鋰電池漏液快速檢測中的應(yīng)用
隨著聚合物電池工藝發(fā)展和客戶要求的不斷提高，漏液已經(jīng)成為聚合物電池質(zhì)量控制難點(diǎn)，也是產(chǎn)品質(zhì)量核心競爭力的載體，如何防止漏液電池產(chǎn)生，并可能杜絕漏液電池流出到客戶端，成為各電池廠家競爭的一個重要方面。然而，針對聚合物電池的漏液問題，各廠家都沒有有效的方法檢驗(yàn)，開發(fā)一種能夠判斷電池是否漏液的方法，對聚合物電池漏液檢測有實(shí)際意義。
“鋰電池”，是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。1912年鋰金屬電池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世紀(jì)70年代時，M. S. Whittingham提出并開始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學(xué)特性非常活潑，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。
鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的。可充電電池的第五代產(chǎn)品鋰金屬電池在1996年誕生，其安全性、比容量、自放電率和性能價格比均優(yōu)于鋰離子電池。由于其自身的高技術(shù)要求限制，現(xiàn)在只有少數(shù)幾個國家的公司在生產(chǎn)這種鋰金屬電池。
聚合物鋰電池漏液概念
聚合物鋰離子電池鋁塑包裝殼破裂、封裝密封性差、腐蝕開裂的情況下，其內(nèi)部的電解液漏出，同時外部空氣進(jìn)入電池體內(nèi)，引起電池鼓氣的現(xiàn)象，漏液被客戶定義為不符合條件類型。
鋰電池漏液檢測方法方案介紹
為了防止聚合物電池出現(xiàn)漏液的問題，工程技術(shù)上一方面改進(jìn)封裝方法，提高封裝密封性能，另-方面改進(jìn)檢驗(yàn)漏液的方法，一般有以下幾種檢驗(yàn)電池是否漏液的方法:
1、外觀檢查，通過100%的人工檢驗(yàn)，觀察是否有電解液流出和電池外觀變形等。這種方法是傳統(tǒng)的方法，也是在現(xiàn)實(shí)中容易操作的，但依賴人員的檢出力，其防呆性能較差。這就是原有的檢測方法。
展開 《ACS AMI》：鋰離子電池Si/C復(fù)合負(fù)極中鋰離子擴(kuò)散機(jī)理的探討
本項(xiàng)工作中研究者用密度泛函理論研究了Li在簡單混合模型和核殼模型的Si/C復(fù)合材料中的擴(kuò)散行為，揭示了Li在Si/C材料中的擴(kuò)散增強(qiáng)機(jī)制，這有助于指導(dǎo)鋰電池負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
Si/C復(fù)合材料是目前最有商業(yè)前景的負(fù)極替代材料之一，通過Si和C材料的結(jié)合，可以獲得相當(dāng)高的容量（高達(dá)2000mAh/g），并且碳材料的緩沖效應(yīng)和高導(dǎo)電性分別提高了機(jī)械穩(wěn)定性和耐久性，然而，與純負(fù)極材料相比，Si/C復(fù)合材料在Li、Si和C之間產(chǎn)生了額外的界面，這使得在原子尺度上發(fā)生的電化學(xué)機(jī)制更加復(fù)雜。
來自北卡羅來納大學(xué)夏洛特分校的研究人員通過第一性原理研究Li在Si/C復(fù)合材料中的擴(kuò)散特性，針對簡單混合模型和核殼模型提供了Li在Si/C復(fù)合材料中擴(kuò)散機(jī)理的基本思路，有助于指導(dǎo)下一代負(fù)極材料的設(shè)計(jì)和開發(fā)。相關(guān)論文以題目為“Insights into the Li Diffusion Mechanism in Si/C Composite Anodes for Lithium-Ion Batteries”發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces期刊上。
論文鏈接：
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsami.1c03366
近年來，人們對儲能技術(shù)的需求迅速增長，對鋰離子電池的高能量/功率密度、安全性和耐久性提出了更高的要求。硅或含硅材料由于其超高的理論容量(～4200 mAh/g）、低成本、來源豐富而被認(rèn)為是下一代鋰離子電池負(fù)極最有希望的候選材料之一。然而，硅負(fù)極在充放電過程中的體積變化會導(dǎo)致電極結(jié)構(gòu)的斷裂，進(jìn)而導(dǎo)致安全問題、容量損失和有限的電池壽命周期。
展開 
采用電池冷卻方法的鋰離子電池熱管理策略：現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)
來源 | Journal of Energy Storage
01
背景介紹
由于全球變暖問題不斷加劇，對清潔能源替代品的需求持續(xù)增長，電動汽車電池憑借高效率、安全性和可靠性等特點(diǎn)，使電動汽車(EV)行業(yè)迎來了大幅增長。然而，這些電池也存在一些限制因素，盡管生產(chǎn)小型、安全、高性能、和可靠的電池有困難，但這也迫使電動汽車制造商在電池領(lǐng)域進(jìn)行更多的投資。近年來，電動汽車越來越受歡迎，為人們提供更多的舒適性和節(jié)省成本。
02
成果掠影
近期，韓國嶺南大學(xué)Gyu Sang Choi和Sung Chul Kim老師團(tuán)隊(duì)分析了各種電池熱管理系統(tǒng)(TMS-Bs)冷卻方法及其在可行性、成本和壽命方面的優(yōu)缺點(diǎn)，討論了熱失控(TR)機(jī)制，模型和策略，以減輕TRS問題。有效的TMS-B可以減輕電池的TR，并提高其性能和壽命。總體而言，TMS-B對于維持電動汽車中使用的LBS的最佳溫度范圍至關(guān)重要。一個有效的TMS-B可以減輕TR，并提高性能和壽命，然而，需要進(jìn)一步研究TMS-B的結(jié)構(gòu)、工作介質(zhì)、流道尺寸和液體填充能力，同時更好地理解電池、模塊和包裝如何應(yīng)對快速充電情況是十分必要的。
展開 研發(fā)氟離子電池 能量密度比鋰電池高10倍
本田研究所（Honda Research Institute）科學(xué)家正與加州理工學(xué)院（Caltech）和美國宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）的研究人員合作，一起研發(fā)了一種新型電池化學(xué)物，可比現(xiàn)有電池中采用的材料能量密度更高、更環(huán)保。
研究團(tuán)隊(duì)通過克服目前氟離子電池（FIB）技術(shù)的溫度限制，演示氟離子電池在室溫下操作的過程，為研發(fā)能夠滿足快速增長儲能需求的高能量密度電池開辟了新機(jī)會。
本田研究所首席科學(xué)家Christopher Brooks博士表示：“氟離子電池提供了一種前景廣闊的新型電池化學(xué)物質(zhì)，其能量密度是目前鋰電池的十倍。與鋰離子電池不同，氟離子電池不會因過熱而造成安全風(fēng)險，而且獲得氟離子電池原料所產(chǎn)生的環(huán)境影響遠(yuǎn)小于提取鋰和鈷造成的環(huán)境影響。”
氟離子電池提供了一種具吸引力的替代方案，可以替代其他類型的高能量電池，例如基于鋰或金屬的氫化物化學(xué)的電池，此類電池通常受到電極固有特性的限制。由于氟的原子質(zhì)量低，基于該元素的可充電電池的能量密度非常高，理論上比鋰離子電池高10倍。但是，雖然氟離子電池被認(rèn)為是“下一代”高能量密度儲能設(shè)備，但是受溫度要求的限制。
目前，固態(tài)氟離子電池需要在150攝氏度以上的高溫下工作，才能使電解質(zhì)具導(dǎo)電性。為了解決該問題，研究人員找到一種方法，使氟離子電池能夠在室溫下工作。研究人員利用溶解在有機(jī)氟化醚溶劑中的干燥的四烷基銨氟化物鹽開發(fā)出了此種電解質(zhì)，當(dāng)與具有銅、鑭和氟的核殼納米結(jié)構(gòu)的復(fù)合陰極配對使用時，研究人員證明了室溫下可逆的電化學(xué)循環(huán)。
未來，氟離子電池可為電池驅(qū)動的電動汽車提供動力，該電池容量高的特性使其成為電力產(chǎn)品的理想選擇。
來源：蓋世汽車網(wǎng)
展開 陰離子和陽離子取代過渡金屬氧化物納米片電極實(shí)現(xiàn)高性能雜化超級電容器
3.不同金屬元素的協(xié)同作用和結(jié)構(gòu)特征共同促成了其優(yōu)異的電化學(xué)性能。
4.組裝的ZnNiCo-P//PPD-rGOs雜化超級電容器在960?W??kg?1的功率密度下實(shí)現(xiàn)了60.1?W?h??kg?1的高能量密度
【前言】
隨著對可再生能源需求的不斷增長和對全球環(huán)境問題的日益關(guān)注，最近人們已經(jīng)投入了巨大的努力來開發(fā)高效的能源存儲設(shè)備。超級電容器(SCs)具有快速充放電速率、高功率密度、長壽命的顯著優(yōu)點(diǎn)，也被稱為電化學(xué)電容器，被廣泛認(rèn)為是儲能裝置的潛在備選，在大功率電子裝置、應(yīng)急電源和混合動力電動汽車等各種應(yīng)用中具有可觀的前景。相對于傳統(tǒng)的雙電層超級電容器（EDLCs），由電容電極和電池型電極組成的雜化超級電容器（Hybrid supercapacits ,HSCs）能實(shí)現(xiàn)更高的能量密度和功率密度，這主要是由電池型電極更高的容量和電極對更寬的電壓窗口引起的。HSCs顯示出比雙電層電容器(EDLCs)高至少一個數(shù)量級的超凡電容和能量密度，這為改善SCs提供了一種有希望的策略。HSCs的性能很大程度上依賴于其電池型正極材料的性能，因此實(shí)現(xiàn)HSCs優(yōu)異性能的關(guān)鍵是尋找和設(shè)計(jì)合適的正極材料。
【成果簡介】
近日，來自南京工業(yè)大學(xué)的吳宇平教授和廈門大學(xué)張橋保助理教授以及王鳴生教授（共同通訊）聯(lián)合在Nano Energy上發(fā)表文章，題為“Anion and cation substitution in transition-metal oxides nanosheets for high-performance hybrid supercapacitors”。
展開 本田研發(fā)出新電池技術(shù) 能量密度是鋰離子電池10倍
據(jù)汽車新聞網(wǎng)站Left Lane News報道，本田一科學(xué)家團(tuán)隊(duì)表示已經(jīng)研發(fā)出了一種新型電池技術(shù)，能量密度是鋰離子電池技術(shù)的10倍以上，今后新技術(shù)可以代替鋰離子電池，成為電動汽車能量來源的新選擇。
本田研究所（Honda Research）、加州理工學(xué)院（California Institute of Technology）與NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（Jet Propulsion Lab）的科學(xué)家們周四宣布，他們研發(fā)出了一種更為溫度穩(wěn)定型的氟化物離子（fluoride-ion）電池技術(shù)。新技術(shù)生產(chǎn)的電池不僅是當(dāng)前鋰離子電池能量密度的10倍以上，而且它還可以更好的適應(yīng)環(huán)境。
氟化物離子電池技術(shù)其實(shí)并不是新技術(shù)，但是本田及其合作伙伴研發(fā)出了該技術(shù)的一種更為穩(wěn)定版本。先前的氟化物離子電池技術(shù)的運(yùn)行溫度需要超過300度；而本田研發(fā)的氟化物離子電池技術(shù)在室溫條件下即可有效運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，技術(shù)所需的原料可以從土地中直接提取，環(huán)境影響非常小。
本田研究所首席科學(xué)家克里斯托夫·布魯克斯博士（Dr. Christopher Brooks）表示：“氟化物離子電池技術(shù)提供了一種前景可觀的全新電池化學(xué)技術(shù)，其能量密度要比現(xiàn)有鋰離子電池高10倍之多。與鋰離子電池相比，氟化物離子電池并不用擔(dān)心過熱的問題，對原料提取也沒有太多的要求，與鋰和鈷等電池原料的獲取相比，其環(huán)境影響非常的小。”
雖然技術(shù)還需要繼續(xù)改進(jìn)，但是本田認(rèn)為氟化物離子電池技術(shù)將是未來技術(shù)，可以應(yīng)用于電動汽車以及其他更小的能源產(chǎn)品。
來源：網(wǎng)易汽車
展開 《AEM》馬里蘭大學(xué)：金屬離子誘導(dǎo) MXene 氣凝膠組裝，用于電磁干擾屏蔽、電容去離子和微型超級電容器
a) Mg
2+
-MXene 氣凝膠 QMSCs 的制備包括四個步驟：i) CT-MXene/PS 器件的制備，ii) 金屬離子誘導(dǎo)組裝用于 MXene 凝膠化，iii) 冷凍干燥過程，以及 iv) Mg
2+
-MXene 的制備 氣凝膠 QMSC。嵌入的 SEM 圖像顯示了 CT-MXene QMSC 和 Mg
2+
-MXene 氣凝膠 QMSC 中的叉指電極。
【總結(jié)】
該團(tuán)隊(duì)展示了一種通用且可擴(kuò)展的途徑，
通過在仿生
CT-MXene 平臺上進(jìn)行金屬離子誘導(dǎo)組裝，實(shí)現(xiàn) 3D MXene 氣凝膠的可擴(kuò)展制造。仿生 CT-MXene 平臺旨在促進(jìn)金屬離子的分布，從而實(shí)現(xiàn)大面積厚 Mg
2+
-MXene 氣凝膠的保形生長。
與聚合物粘合劑相比，金屬離子（例如，Mg
2+
）能夠與 MXene 納米片的–OH 基團(tuán)形成強(qiáng)絡(luò)合，并作為有效的納米柱來減少納米片的重新堆疊。此外，Mg
2+
的嵌入在很大程度上保留了 MXene 納米片的導(dǎo)電性能，并進(jìn)一步提高了所得 Mg
2+
-MXene 氣凝膠在水
中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)健性。
Mg
2+
-MXene 氣凝膠的高潛力已在多個長度尺度的各種應(yīng)用中得到證明。在宏觀尺度上，Mg
2+
-MXene 氣凝膠作為微咸水中 CDI 的電極表現(xiàn)出出色的 EMI 屏蔽性能和優(yōu)異的鹽吸附性能。當(dāng)用作 QMSC 中的微圖案電極時，Mg
2+
-MXene 氣凝膠實(shí)現(xiàn)了極好的面電容和長期穩(wěn)定性，這是由于高電子轉(zhuǎn)移率和快速離子向 3D 多孔結(jié)構(gòu)中的氧化還原活性位點(diǎn)傳輸。
展開 索爾維向鋰金屬電池公司Sepion投資 實(shí)現(xiàn)鋰金屬電池商業(yè)化
蓋世汽車訊 據(jù)外媒報道，索爾維風(fēng)險投資基金索爾維風(fēng)投（Solvay Ventures）對電池初創(chuàng)公司Sepion進(jìn)行投資。Sepion總部位于加利福尼亞，專門為采用鋰金屬陽極和液體電解質(zhì)的電池提供先進(jìn)隔膜。該公司在此輪投資中共獲得1600萬美元，由Fine Structure Ventures領(lǐng)投，其他氣候技術(shù)投資者參投。Sepion將使用此筆資金加速實(shí)現(xiàn)鋰金屬電池的商業(yè)化，以用于遠(yuǎn)程和低成本電動汽車。
（圖片來源：索爾維）
鋰金屬電池的能量密度很高，因此廣受電動汽車市場的歡迎。但由于枝晶生長，該電池很快就會失效，從而無法具有較長的生命周期。基于創(chuàng)新的聚合物隔膜，Sepion的技術(shù)可以阻止枝晶生長。
Sepion將當(dāng)前鋰離子制造基礎(chǔ)和液體電解質(zhì)優(yōu)勢相結(jié)合，其技術(shù)可以更好地被采用。作為鋰離子電解質(zhì)添加劑方面的領(lǐng)導(dǎo)者，索爾維可對Sepion核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)專業(yè)知識的互補(bǔ)，索爾維增長計(jì)劃總裁Mike Finelli表示：“這正是我們電池平臺的使命，通過向Sepion投資，我們將加速實(shí)現(xiàn)更安全、更高性能和更可持續(xù)的電池。”
早前，Sepion開發(fā)出一種納米多孔聚合物膜，可提高鋰金屬負(fù)極的性能，有望使EV續(xù)航里程增加40%，成本降低20%，并提高安全性。
Sepion的當(dāng)前產(chǎn)品是由膜和鋰金屬陽極組成的鋰電極子組件（LESA），旨在與現(xiàn)有鋰離子制造基礎(chǔ)設(shè)施集成，從而降低市場采用障礙。
上述集成可通過混合鋰金屬電池設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，其中由Sepion隔膜保護(hù)的固體鋰金屬陽極與傳統(tǒng)金屬氧化物陰極和液體電解質(zhì)配對。
展開 Lyten推出下一代鋰硫電池 能量密度是傳統(tǒng)鋰離子電池的三倍
更安全的電池
比起傳統(tǒng)鋰離子電池，在車輛中使用Lyten電池更加安全。因?yàn)榕c金屬氧化物不同，鋰硫中不含氧，有助于減少熱失控事件。
湖南工大廖海洋博士等：基于雙交聯(lián)/網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的環(huán)氧基功能化聚離子液體電解質(zhì)助力鋰離子電池
圖2 PIL-PEI的熱穩(wěn)定性與電化學(xué)性能研究：(a) 熱穩(wěn)定性; (b-c) 阻燃性; (d-f) 電解質(zhì)電化學(xué)性能; (g-i) 電解質(zhì)的電池應(yīng)用性能
（圖片來源：Chem. Eng. J.）
而在不同倍率性能測試中，當(dāng)電流密度增加至5 C后，其依舊可達(dá)到87.1 mAh g-1可觀的放電比容量（圖2）。此外，由此電解質(zhì)組裝的軟包電池在不同程度的破壞條件下，依舊可成功點(diǎn)亮LED燈，這一現(xiàn)象證明了以PIL-PEI為電解質(zhì)的軟包電池在柔性/可穿戴設(shè)備上有潛在的應(yīng)用前景（圖3）。
圖3 PIL-PEI軟包電池應(yīng)用情況
（圖片來源：Chem. Eng. J.）
基于上述工作，研究者將1-乙基-3-甲基咪唑雙(三氟甲磺酰)亞胺(EMIm-TFSI)固定于交聯(lián)環(huán)氧聚離子液體和聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)的雙網(wǎng)絡(luò)中（圖4），制備出一種強(qiáng)柔韌、不燃的高離子導(dǎo)電性雙網(wǎng)絡(luò)離子凝膠電解質(zhì)(DN-Ionogel)。
圖4 DN-Ionogel的合成示意圖
（圖片來源：ACS Appl. Mater. Interfaces）
得益于雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，DN-Ionogel可以承載300 wt%的EMIm-TFSI且不發(fā)生流失，同時不犧牲其力學(xué)性能，從而產(chǎn)生高達(dá)1.8 mS cm-1的高離子電導(dǎo)率。將制備好的DN-Ionogel電解質(zhì)組裝成LiFePO4的半電池，該電池在0.5 C的電流密度下其初始放電比容量為150.5 mAh g-1，庫侖效率為99%。在經(jīng)過200次循環(huán)后，其放電容量仍然保持初始放電容量的98%，同時還有98%的庫侖效率。
展開 鋰離子電池膨脹分析
鋰離子電池作為電化學(xué)儲能的載體，在使用過程中不斷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致鋰離子電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部形狀發(fā)生變化。鋰離子電池在多次充放電循環(huán)過程中，一系列的物理化學(xué)變化會在電池內(nèi)部形成壓力效應(yīng)。
鋰離子電池膨脹分為可逆膨脹和不可逆膨脹：鋰離子的嵌入和脫嵌導(dǎo)致電池材料的膨脹與收縮引起的可逆膨脹；不可逆的反應(yīng)沉淀物導(dǎo)致電池電極體積增加永久膨脹。實(shí)際工程應(yīng)用中，鋰離子電池內(nèi)部顆粒膨脹最終表現(xiàn)為宏觀的電芯體積變化，因而可以從電芯層級的膨脹入手，可減小模型的復(fù)雜程度。
那么如何測量電芯膨脹？
現(xiàn)階段常規(guī)方法是用千分尺測量電芯厚度變化，或者精確一點(diǎn)設(shè)備就是激光位移測量。
如何確定電芯膨脹系數(shù)？
在很多學(xué)者研究中，可將電芯膨脹和熱膨脹類似，因此模擬采用了熱膨脹分析，那么電芯膨脹系數(shù)的獲得就是熱膨脹系數(shù)的獲得，需要注意的是電芯膨脹包含了鋰離子嵌入負(fù)極產(chǎn)生的膨脹和熱膨脹兩方面。涉及內(nèi)容很多，這里一時說不完。常規(guī)的實(shí)驗(yàn)做法是測量電芯在充電在厚度方向的應(yīng)變，同時觀測電芯溫升，有了這兩方面數(shù)據(jù)就可以得出等效熱膨脹系數(shù)，這是有研究論證的。
涉及學(xué)科：要做到精確的電芯膨脹那就涵蓋了電化學(xué)、熱、結(jié)構(gòu)這三方面，電化學(xué)分析主要分析電芯內(nèi)部反應(yīng)變化，可獲得精確熱量分布；熱分析就是要確定電芯溫度分布，電芯實(shí)際發(fā)熱是不均勻的，特別是成組后；結(jié)構(gòu)分析就是強(qiáng)度這些了
總之，膨脹對現(xiàn)在大容量電芯影響較大，特別是成組后，需要有合適的熱管理和結(jié)構(gòu)防護(hù)。
展開 鋰離子電池膨脹仿真
大多數(shù)鋰離子電池模型都利用了多孔電極的均質(zhì)域公式，同時求解同一域中的電極相電位和電解質(zhì)相電位，并通過使用源項(xiàng)來定義電極反應(yīng)。在這些模型中，使用額外維度模擬鋰擴(kuò)散到固體電極粒子中，該維度表示電極中某一特定位置的平均粒子。在計(jì)算量相對較小時，這種建模方法具有很大優(yōu)勢，大多數(shù)模型都可以僅用一維公式來表示電極厚度 （加上用于定義粒子擴(kuò)散維度的額外維度）。但是，使用上述方法無法捕捉到某些現(xiàn)象。例如，上述粒子擴(kuò)散模型本質(zhì)上假定為笛卡爾對稱、圓柱形對稱或球形對稱，因此不允許模擬非常規(guī)粒子形狀的影響，也不允許模擬微觀和宏觀孔隙分布的影響。如果不對多孔電極執(zhí)行均質(zhì)化處理，而是在模型幾何中包含多孔電極的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。這種模型稱為異構(gòu)模型。本節(jié)描述使用三維幾何模擬的鋰離子單電池的特性，模型來自于層析成像數(shù)據(jù)，此模型可更真實(shí)的模擬電極狀態(tài)。在異構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，還可以將粒子中的鋰濃度分布與 “固體力學(xué)”接口中相應(yīng)的體積膨脹以及由此產(chǎn)生的 von Mises 應(yīng)力進(jìn)行耦合，研究充放電此過程中鋰離子脫嵌導(dǎo)致的電芯膨脹。
展開 世界首艘鋰離子電池潛艇在日本下水，而電池供應(yīng)商給出過事的波音787供過……
和前10艘同型艇所不一樣的是，該艇取消了被稱為常規(guī)潛艇戰(zhàn)力倍增器的AIP不依賴空氣推進(jìn)系統(tǒng)，改為使用日本湯潛技術(shù)公司(GYT)最新研發(fā)的鋰離子聚合物電池（現(xiàn)在很多小型的超薄充電寶就是鋰離子聚合物電池，它和鋰離子電池雖然都叫鋰電池，但實(shí)際上有區(qū)別）來為潛艇水下潛航提供動力和電力。據(jù)悉這種鋰電池組是湯潛公司于今年3月份剛剛投入量產(chǎn)的新產(chǎn)品，而按照設(shè)計(jì)它們被安裝在凰龍?zhí)柕耐У祝錆M電后能夠長時間的支持蒼龍級潛艇在水下以20節(jié)的最大航速持續(xù)航行。
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其實(shí)電池這種儲電設(shè)備在艦船上的使用時間已經(jīng)有上百年了，而潛艇這種主要在水下作戰(zhàn)的裝備相比于水面艦艇而言，對電池的依賴又要更大一些。
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在鋰電池技術(shù)成熟之前的數(shù)十年里，潛艇主要使用的都是已經(jīng)發(fā)展的非常成熟的鉛酸電池，這種電池最早是1901年由英國的CHLORIDE公司使用在HOLLANⅠ型潛艇上，之后由于其具備技術(shù)成熟、性能可靠且廉價的優(yōu)點(diǎn)，所以直到現(xiàn)在都仍然是各國潛艇使用的主要電池。但是鉛酸電池的缺點(diǎn)也很明顯，那就是它的體積和重量太大，而儲電比能卻又很低，所以不僅效率低下，而且要充滿電很費(fèi)時間，再加上它里面的電解液涉及到硫酸這些危險化工產(chǎn)品，所以維護(hù)起來也非常的費(fèi)勁和不安全。
如果要增加潛艇水下航行的持續(xù)性和隱蔽性，那么提高電池的儲電能力和效率也就變得非常重要，這幾十年來，各國技術(shù)人員絞盡腦汁，除了不斷改進(jìn)鉛酸電池外，也在嘗試一些新的電池，比如在冷戰(zhàn)期間美國人就用大青花魚號潛艇就試驗(yàn)過銀鋅電池，這種電池性能的確比常見的鉛酸電池好，但由于要使用到大量的貴金屬“銀”，所以成本太高，部隊(duì)受不了，據(jù)悉當(dāng)時研制銀鋅電池所耗費(fèi)的銀還是從國庫借的。
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