鋰金屬電池的案例
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(bào)道，索爾維風(fēng)險(xiǎn)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(dòng)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(dòng)汽車市場的歡迎。但由于枝晶生長，該電池很快就會(huì)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 中南大學(xué)潘安強(qiáng)教授綜述：3D打印鋰金屬循環(huán)電池
隨著科技爆炸式發(fā)展，人們對儲能有了更高的需求，商業(yè)化的石墨負(fù)極理論容量低，已然限制了鋰離子電池體系的能量密度提升，無法滿足現(xiàn)代社會(huì)對高比能電池的需求。鋰金屬二次電池因其比能量高，成為下一代儲能電池的熱門選擇。然而，鋰金屬電池中幾乎所有組件都面臨著實(shí)際挑戰(zhàn)，主要集中在鋰金屬負(fù)極上，包括沉積不均勻，枝晶生長、體積膨脹大和SEI膜不穩(wěn)定等，嚴(yán)重的損害了電池的安全性及循環(huán)壽命，限制著鋰金屬電池的商業(yè)應(yīng)用。傳統(tǒng)鋰金屬電池制造技術(shù)在控制組件的幾何形狀和結(jié)構(gòu)方面存在一些局限性，限制來電池的性能。3D打印作為一種新型制造技術(shù)，它可以無需依賴任何模板精確控制從微觀到宏觀的形狀與結(jié)構(gòu)，從而提高電池的能量密度和功率密度。
近日，中南大學(xué)材料科學(xué)與工程潘安強(qiáng)教授圍繞“3D打印鋰金屬二次電池”主題，在國際著名期刊Energy Storage Materials上發(fā)表了題為“3D printing for rechargeable lithium metal batteries”的綜述文章，周雙博士為論文第一作者。文章結(jié)合鋰金屬二次電池所面臨困境以及3D打印鋰金屬電池的獨(dú)特優(yōu)勢，總結(jié)了目前具有代表性的3D打印技術(shù)，回顧了3D打印技術(shù)在鋰金屬電池各組件的應(yīng)用進(jìn)展并對3D打印鋰金屬二次電池的設(shè)計(jì)原理和實(shí)際挑戰(zhàn)進(jìn)行了總結(jié)與展望。
3D打印二次鋰電池優(yōu)勢與展望
文章亮點(diǎn)
1. 從機(jī)理層面分析并總結(jié)了3D打印在鋰金屬電池各組分中的優(yōu)勢。
2. 總結(jié)和對比了四種代表性的3D打印鋰金屬電池技術(shù)(IJP, DIW, FDM, SLA)的特點(diǎn)，建立了打印組分與打印技術(shù)之間相互聯(lián)系。
3. 總結(jié)3D打印技術(shù)在鋰金屬電池各組件的應(yīng)用進(jìn)展，并給出了3D打印組件需要實(shí)現(xiàn)的基本目標(biāo)。
4. 匯總了3D打印鋰金屬電池目前面臨的挑戰(zhàn)和未來的發(fā)展方向。
展開 研究發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)型SEI可提高鋰金屬電池能量安全性
據(jù)外媒報(bào)道，美國賓夕法尼亞州立大學(xué)（Penn State）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。
隨著電動(dòng)汽車、智能手機(jī)和無人機(jī)等對更高能量密度的鋰金屬電池的需求增加，SEI的不穩(wěn)定性成為阻礙鋰金屬電池發(fā)展的關(guān)鍵問題，因?yàn)樵?em>電池的鋰電極表面的一層鹽層會(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)了樹突的形成。樹突是一種針狀結(jié)構(gòu)，從電池的鋰電極中生長出來，會(huì)對電池的性能和安全性產(chǎn)生負(fù)面影響。
機(jī)械與化學(xué)工程教授Wang表示：“這就是為什么鋰金屬電池壽命不長的原因，界面膜一生長，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)合材料來打造更好的SEI。”該項(xiàng)目由化學(xué)博士生Yue Gao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，以無源方式為鋰表面提供所需能量，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)械屏障的作用，防止鋰金屬中形成樹突。
通過化學(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)鋰金屬電池未來發(fā)展。
來源：蓋世汽車網(wǎng)
展開 派立昂對外出售鋰金屬電池 性能更強(qiáng)大
（原標(biāo)題：派立昂對外出售鋰金屬電池 比鋰離子電池能量密度高一倍重量輕一半）
核心提示：據(jù)外媒報(bào)道，位于馬薩諸塞州（Massachusetts）的電池初創(chuàng)企業(yè)派立昂技術(shù)公司（Pellion Technologies）稱其已經(jīng)研發(fā)出鋰金屬電池（lithium metal battery），功率是傳統(tǒng)鋰離子電池（lithium ion battery）的兩倍，但重量只有傳統(tǒng)鋰離子電池的一半。派立昂技術(shù)公司目前正向商業(yè)客戶銷售其電池。
蓋世汽車訊 據(jù)外媒報(bào)道，位于馬薩諸塞州（Massachusetts）的電池初創(chuàng)企業(yè)派立昂技術(shù)公司（Pellion Technologies）稱其已經(jīng)研發(fā)出鋰金屬電池（lithium metal battery），功率是傳統(tǒng)鋰離子電池（lithium ion battery）的兩倍，但重量只有傳統(tǒng)鋰離子電池的一半。派立昂技術(shù)公司目前正向商業(yè)客戶銷售其電池。
其第一批商業(yè)客戶是專業(yè)用戶，重視新電池可增加的續(xù)航里程，使商用無人機(jī)能飛更長時(shí)間，而且也愿意付出比獲得傳統(tǒng)電池更多的代價(jià)。派立昂的新電池使用壽命相對比較短，50次充電/放電循壞之后，幾乎就耗盡了。但是派立昂預(yù)計(jì)今年新電池銷售額將達(dá)數(shù)百萬美元，可以很好地用來研究如何延長電池使用壽命，以及降低制造成本。
現(xiàn)在談?wù)搶?em>鋰金屬電池用于電動(dòng)汽車或能源儲存還為時(shí)過早。雖然要解決的障礙太多了，但是電池能量密度大大增加的承諾也太誘人，讓人無法忽視。特斯拉所用的電池芯能量密度為600Wh/L，200Wh/kg，而派立昂的鋰金屬電池的能量密度幾乎翻了一番，達(dá)1,000Wh/L, 400Wh/kg。
與目前電池行業(yè)每年將電池能量密度提升10%相比，能量密度能增加100%是跨越式的改變。
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PNNL開發(fā)長壽命鋰金屬電池 可持續(xù)循環(huán)600次
蓋世汽車訊 鋰金屬電池的能量容量幾乎是鋰離子電池的兩倍，而且重量更輕。在電動(dòng)汽車應(yīng)用中，有望使其更輕、續(xù)航更長。然而，鋰金屬電池一直存在使用壽命較短的問題。據(jù)外媒報(bào)道，由美國能源部西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室（PNNL）領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，開發(fā)出一種可持續(xù)循環(huán)600次的鋰金屬電池，遠(yuǎn)超過以往報(bào)告結(jié)果。
（圖片來源：PNNL）
為了延長電池壽命，該團(tuán)隊(duì)沒有使用含鋰更多的負(fù)極，而是使用極薄的鋰條，只有20微米寬，比人的頭發(fā)絲還要薄得多。研究人員Jun Liu表示：“很多人都認(rèn)為，鋰越厚，電池的循環(huán)時(shí)間就越長。實(shí)際上，并不總是這樣。每個(gè)鋰金屬電池都存在一個(gè)優(yōu)化厚度，具體取決于其電芯能量和設(shè)計(jì)。”
該團(tuán)隊(duì)開發(fā)的鋰金屬電池的能量密度為350Wh/kg。經(jīng)過600次循環(huán)后，仍能保持76%的初始容量。研究人員希望將這一最新進(jìn)展整合至高能軟包電芯設(shè)備中，并在現(xiàn)實(shí)條件下展示改進(jìn)的性能。
該團(tuán)隊(duì)決定嘗試更薄的鋰條，是基于對負(fù)極分子動(dòng)力學(xué)的詳細(xì)了解。研究人員發(fā)現(xiàn)，較厚的鋰會(huì)導(dǎo)致電池失效。這是因?yàn)樨?fù)極上的固態(tài)電解質(zhì)膜（SEI）周圍發(fā)生了復(fù)雜的反應(yīng)。
該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，較薄的鋰條可以創(chuàng)造良好的SEI。研究人員采用“濕SEI”和“干SEI”這兩個(gè)術(shù)語。濕的版本可保持液體電解質(zhì)和負(fù)極之間的接觸，有助于發(fā)生重要的電化學(xué)反應(yīng)。在干版本中，液態(tài)電解質(zhì)無法接觸所有的鋰。簡言之，因?yàn)?em>鋰條較厚，電解液需要流入更深的鋰袋中，這樣其他部分的鋰就會(huì)變干，嚴(yán)重阻礙發(fā)生必要的電化學(xué)反應(yīng)，直接導(dǎo)致電池過早失效。隨著時(shí)間的推移，這一層體逐漸積聚并形成屏障，從而減少能量流動(dòng)，并降低表面效率。
展開 木材助力鋰金屬電池性能突破
鋰二次電池在現(xiàn)代社會(huì)中發(fā)揮著極其重要的作用。備受關(guān)注的鋰金屬電池中因鋰離子沉積不均勻造成的易短路、壽命短是世界性難題。高能量密度的鋰金屬電池會(huì)由于鋰離子濃度不均勻形成“死”鋰和鋰枝晶，從而導(dǎo)致鋰金屬電池的使用壽命縮短。理想的固態(tài)電解質(zhì)界面膜可以通過空間均勻化鋰離子通量和促進(jìn)鋰離子快速遷移來實(shí)現(xiàn)均勻的鋰離子沉積，從而抑制枝晶的形成，使鋰金屬負(fù)極具備優(yōu)異的電化學(xué)性能。但是，大多數(shù)的固態(tài)電解質(zhì)界面膜材料需要昂貴的前驅(qū)體和復(fù)雜的合成工藝，從而限制了它們在電池產(chǎn)品中的實(shí)際應(yīng)用。如今，大自然給這個(gè)難題提供了解決方案。
自然界中，樹木依靠紋孔膜可對整個(gè)樹干內(nèi)礦物質(zhì)離子的交換進(jìn)行調(diào)控，從而保證營養(yǎng)物質(zhì)的連續(xù)傳遞。受紋孔膜輸運(yùn)調(diào)控機(jī)制和天然結(jié)構(gòu)啟發(fā)，研究人員提出了天然木材納米結(jié)構(gòu)用于優(yōu)化鋰金屬負(fù)極離子分布和沉積行為的創(chuàng)新思路。中國林科院木材工業(yè)研究所呂建雄研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合浙江工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院陶新永教授團(tuán)隊(duì)以及佐治亞理工學(xué)院化學(xué)與分子生物工程學(xué)院Yulin Deng教授團(tuán)隊(duì)集結(jié)東北林業(yè)大學(xué)、北京林業(yè)大學(xué)以及中北大學(xué)的不同學(xué)科研究人員，首次實(shí)現(xiàn)了木材次生細(xì)胞壁中聚集體薄層（lamella）的精準(zhǔn)剝離；所分離的聚集體薄層可作為固態(tài)電解質(zhì)界面膜解決鋰離子濃度調(diào)控難題，實(shí)現(xiàn)了鋰金屬電池性能的優(yōu)化，突破了制約鋰金屬電池壽命的技術(shù)瓶頸，使電池壽命增加75%以上。這項(xiàng)成果如果形成產(chǎn)業(yè)化，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。該研究以題為“Natural Wood Structure Inspires Practical Lithium-Metal Batteries”的論文發(fā)表在最新一期《ACS Energy Letters》上。
展開 《ACS Energy Lett.》中國林科院木材所：天然木材結(jié)構(gòu)啟發(fā)的實(shí)用的鋰金屬電池
【介紹】
鋰二次電池在現(xiàn)代社會(huì)中發(fā)揮著極其重要的作用。備受關(guān)注的鋰金屬電池中因鋰離子沉積不均勻造成的易短路、壽命短是世界性難題。高能量密度的鋰金屬電池會(huì)由于鋰離子濃度不均勻形成“死”鋰和鋰枝晶，從而導(dǎo)致鋰金屬電池的使用壽命縮短。理想的固態(tài)電解質(zhì)界面膜可以通過空間均勻化鋰離子通量和促進(jìn)鋰離子快速遷移來實(shí)現(xiàn)均勻的鋰離子沉積，從而抑制枝晶的形成，使鋰金屬負(fù)極具備優(yōu)異的電化學(xué)性能。但是，大多數(shù)的固態(tài)電解質(zhì)界面膜材料需要昂貴的前驅(qū)體和復(fù)雜的合成工藝，從而限制了它們在電池產(chǎn)品中的實(shí)際應(yīng)用。如今，大自然給這個(gè)難題提供了解決方案。
【文獻(xiàn)摘要】
高能量密度鋰金屬電池（LMB）的壽命很短，這是由于鋰的“死”和樹枝狀晶體引起的。為空間上均勻的鋰離子通量和快速的鋰離子傳輸而產(chǎn)生的穩(wěn)定的，人造的固體-電解質(zhì)中間相（SEI）將相應(yīng)地解決這些問題。
最近，中國林科院木材工業(yè)研究所呂建雄研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合浙江工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院陶新永教授團(tuán)隊(duì)以及佐治亞理工學(xué)院化學(xué)與分子生物工程學(xué)院Yulin Deng教授團(tuán)隊(duì)集結(jié)東北林業(yè)大學(xué)、北京林業(yè)大學(xué)以及中北大學(xué)的不同學(xué)科研究人員，首次實(shí)現(xiàn)了木材次生細(xì)胞壁中聚集體薄層（lamella）的精準(zhǔn)剝離，并設(shè)計(jì)了天然木材結(jié)構(gòu)的界面作為人工SEI。人工SEI在天然組裝的平行纖維素分子之間具有納米通道，可調(diào)節(jié)Li沉積的均勻性。同時(shí)，納米木材上相互連接的微孔和豐富的親硫基團(tuán)促進(jìn)了鋰離子的快速遷移。納米木保護(hù)的LMB在800個(gè)循環(huán)中提供了出色的容量，約為140 mAh·cm-2，平均庫侖效率高達(dá)99.6％。這種基于納米木的，高性能，可擴(kuò)展的仿生SEI，具有離子通量調(diào)節(jié)功能，是解決實(shí)際LMB使用壽命短的有吸引力的解決方案。
展開 直接觀測鋰金屬電池的界面行為
例如在鋰金屬的枝狀沉積和固體-電解質(zhì)界面膜（SEI）的形成是影響鋰金屬電池性能和安全的決定性因素，然而直接觀測這些界面卻存在很大的難度，致使圍繞界面行為展開的研究一直是人們爭論的熱點(diǎn)。
【成果簡介】
近日，康奈爾大學(xué)的Lena F. Kourkoutis（通訊作者）課題組采用冷凍電鏡技術(shù)觀察到了鋰金屬電池中界面膜和枝晶的納米級結(jié)構(gòu)并以此全面深入地理解了發(fā)生在該界面的化學(xué)過程。該研究通過快速冷凍液體成分（玻璃化液體電解質(zhì)），獲得了自然狀態(tài)下鋰金屬電池中的界面膜結(jié)構(gòu)，之后再利用冷凍掃描透射電鏡技術(shù)（cryo-STEM）可對這些界面進(jìn)行結(jié)構(gòu)和化學(xué)圖譜（mapping）表征。實(shí)驗(yàn)表征結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在鋰金屬電池負(fù)極共存著兩種不同類型的枝狀物，其中一種擁有外延的SEI層，而另一種枝狀物則由鋰的氫化物組成，這一不同枝狀物的共存現(xiàn)象可能為電池容量減少的機(jī)理解釋提供有力的證據(jù)支持。該文也闡明了冷凍電鏡技術(shù)在探測功能器件界面過程的研究中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。2018年8月15日，相關(guān)成果以題為“Cryo-STEM mapping of solid–liquid interfaces and dendrites in lithium-metal batteries”的文章在線發(fā)表在Nature上。
展開 中國林科院木材所《ACS Energy letters》：木材聚集體創(chuàng)新研究助推鋰金屬電池性能突破！
鋰二次電池在現(xiàn)代社會(huì)中發(fā)揮著極其重要的作用。備受關(guān)注的鋰金屬電池中因鋰離子沉積不均勻造成的易短路、壽命短是世界性難題。高能量密度的鋰金屬電池會(huì)由于鋰離子濃度不均勻形成“死”鋰和鋰枝晶，從而導(dǎo)致鋰金屬電池的使用壽命縮短。理想的固態(tài)電解質(zhì)界面膜可以通過空間均勻化鋰離子通量和促進(jìn)鋰離子快速遷移來實(shí)現(xiàn)均勻的鋰離子沉積，從而抑制枝晶的形成，使鋰金屬負(fù)極具備優(yōu)異的電化學(xué)性能。但是，大多數(shù)的固態(tài)電解質(zhì)界面膜材料需要昂貴的前驅(qū)體和復(fù)雜的合成工藝，從而限制了它們在電池產(chǎn)品中的實(shí)際應(yīng)用。如今，大自然給這個(gè)難題提供了解決方案。
自然界中，樹木依靠紋孔膜可對整個(gè)樹干內(nèi)礦物質(zhì)離子的交換進(jìn)行調(diào)控，從而保證營養(yǎng)物質(zhì)的連續(xù)傳遞。受紋孔膜輸運(yùn)調(diào)控機(jī)制和天然結(jié)構(gòu)啟發(fā)，研究人員提出了天然木材納米結(jié)構(gòu)用于優(yōu)化鋰金屬負(fù)極離子分布和沉積行為的創(chuàng)新思路。中國林科院木材工業(yè)研究所呂建雄研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合浙江工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院陶新永教授團(tuán)隊(duì)以及佐治亞理工學(xué)院化學(xué)與分子生物工程學(xué)院Yulin Deng教授團(tuán)隊(duì)集結(jié)東北林業(yè)大學(xué)、北京林業(yè)大學(xué)以及中北大學(xué)的不同學(xué)科研究人員，首次實(shí)現(xiàn)了木材次生細(xì)胞壁中聚集體薄層（lamella）的精準(zhǔn)剝離；所分離的聚集體薄層可作為固態(tài)電解質(zhì)界面膜解決鋰離子濃度調(diào)控難題，實(shí)現(xiàn)了鋰金屬電池性能的優(yōu)化，突破了制約鋰金屬電池壽命的技術(shù)瓶頸，使電池壽命增加75%以上。這項(xiàng)成果如果形成產(chǎn)業(yè)化，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
展開 密歇根大學(xué)列出鋰金屬固態(tài)電池的主要問題 以推動(dòng)其商業(yè)化發(fā)展
與鋰離子電池不同，鋰金屬固態(tài)電池不需要使用笨重的電池管理系統(tǒng)，來維持耐久性或降低著火風(fēng)險(xiǎn)。減少電池管理系統(tǒng)的質(zhì)量和體積，或完全不使用這種系統(tǒng)，將如何影響固態(tài)電池的性能和耐久性？
為了使鋰金屬與陶瓷電解質(zhì)保持恒定接觸，需要使用額外的器件，這是否會(huì)影響電池組性能？
密歇根大學(xué)的研究人員表示，為了推動(dòng)鋰金屬電池發(fā)展，需要進(jìn)行嚴(yán)格的測試和數(shù)據(jù)分析，并保證研究透明度。“在這種情況下，我們強(qiáng)調(diào)，必須使用一致的測試協(xié)議和數(shù)據(jù)分析方法，以汽車制造商和其他行業(yè)伙伴提出的實(shí)際輸入和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)，進(jìn)一步了解這些系統(tǒng)的機(jī)械性能。”
-END-
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展開 中山大學(xué)《ESM》：抑制鋰枝晶，一種用于快充鋰金屬電池的人工SEI膜
，然而，鋰枝晶生長引起的嚴(yán)重安全問題一直困擾著鋰金屬電池的實(shí)際應(yīng)用。
日本開發(fā)新型無負(fù)極鋰金屬電池 能量密度高/壽命長
蓋世汽車訊 鋰金屬電池（LMB）是一種新型鋰基可充電電池，由固態(tài)金屬代替鋰離子而制成，被視為最有前途的高能量密度可充電電池技術(shù)之一。然而，這種電池也存在一些局限性，如安全問題等。
（圖片來源：phys.org）
近年來，研究人員嘗試通過無負(fù)極電芯設(shè)計(jì)來克服這些障礙，以提高鋰金屬電池的能量密度和安全性。據(jù)外媒報(bào)道，在一項(xiàng)新研究中，日本國家工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究所（AIST）的研究人員基于使用Li2O犧牲劑，開發(fā)出具有高能量密度和長壽命的新型無負(fù)極鋰電池。
無負(fù)極全電芯電池架構(gòu)，通常基于帶有裸負(fù)極銅集流器的全鋰化正極。值得一提的是，無負(fù)極鋰電池的重量能量密度和體積能量密度，均可擴(kuò)展至最大極限。與更傳統(tǒng)的LMB設(shè)計(jì)相比，無負(fù)極電芯架構(gòu)還具有其他優(yōu)勢，包括成本更低、安全性更高和使電池組裝過程更簡單等。
為了充分釋放無負(fù)極鋰金屬電池的潛力，研究人員首先要了解，如何實(shí)現(xiàn)鋰金屬電鍍的可逆性/穩(wěn)定性。許多人通過工程設(shè)計(jì)和選擇更有利的電解質(zhì)來解決這一問題，但大多以失敗告終。還有一些人嘗試使用鹽或添加劑來改善鋰金屬電鍍/剝離的可逆性。AIST的研究人員建議，使用Li2O作為犧牲劑，將其預(yù)加載至LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2表面。
研究人員表示：“實(shí)現(xiàn)高鋰可逆性具有挑戰(zhàn)性，尤其是考慮到電芯配置中有限的鋰儲存（通常為零鋰過量）。在這項(xiàng)研究中，我們在LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正極上引入 Li 2 O ，作為預(yù)加載犧牲劑，以提供額外的鋰源。在長期循環(huán)過程中，這可以抵消鋰在初始無負(fù)極電芯中的不可逆損耗。”
展開 現(xiàn)代向美國鋰金屬電池初創(chuàng)企業(yè)SES投資1億美元
蓋世汽車訊 據(jù)外媒報(bào)道，現(xiàn)代將向美國固態(tài)電池初創(chuàng)企業(yè)SolidEnergy Systems（SES）投資1億美元，此舉有望幫助現(xiàn)代獲得下一代電動(dòng)汽車電池技術(shù)。
（圖片來源：現(xiàn)代）
業(yè)內(nèi)人士在7月4日透露，現(xiàn)代已經(jīng)與SES簽署了一份價(jià)值1億美元的股份收購合同。現(xiàn)代證實(shí)已與SES簽署了一項(xiàng)股權(quán)投資協(xié)議，但該公司表示，雙方尚未就聯(lián)合開發(fā)電池等詳細(xì)計(jì)劃作出決定。今年4月，在發(fā)布第一季度財(cái)報(bào)之后，現(xiàn)代公布了自己的電池發(fā)展計(jì)劃，表示將在2025年前試產(chǎn)配備固態(tài)電池的電動(dòng)汽車，并在2030年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
SES是一家總部位于美國的初創(chuàng)企業(yè)，業(yè)務(wù)為鋰金屬電池的開發(fā)。2012年，該公司從麻省理工學(xué)院剝離出來。當(dāng)前SES正在為在美國上市作準(zhǔn)備。
截至目前，SES已經(jīng)吸引了來自美國車企通用和韓國SK集團(tuán)的股權(quán)投資。該公司的目標(biāo)是在2025年實(shí)現(xiàn)鋰金屬電池的商業(yè)化，他們正在波士頓附近建立一座工廠，用于生產(chǎn)電池原型，該工廠將于2023年開始與通用聯(lián)合運(yùn)行。
在鋰金屬電池中，陽極被極薄的鋰箔代替，因此能量密度高于普通鋰離子電池。能量密度提高之后，電池的體積得以縮小，從而降低車身重量，并提升車輛續(xù)航里程。此外，固態(tài)電池由于使用了固態(tài)電解質(zhì)，因此不需要電池分離器，從而進(jìn)一步降低了成本和電池體積。
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展開 鋰電池的圣杯：崔屹課題組揭示金屬鋰在二次電池中的循環(huán)機(jī)理
剝離過程中鋰的極化行為
本文的機(jī)理分析清晰地指出了鋰負(fù)極進(jìn)一步優(yōu)化的若干可能策略，包括最小化界面空隙，提高SEI層的離子導(dǎo)電性，改善鋰負(fù)極的制造工藝以減少非均一性等。
點(diǎn)評
馬里蘭大學(xué)莫一非教授向知社介紹：
實(shí)現(xiàn)可循環(huán)的鋰金屬電極一直被認(rèn)為是鋰電池的圣杯，也是實(shí)現(xiàn)下一代高能量密度充電電池的關(guān)鍵。如何有效的沉積鋰金屬而不導(dǎo)致鋰枝晶的生長是一個(gè)十分重要而又懸而未決的問題。盡管文獻(xiàn)中報(bào)道了許多的實(shí)驗(yàn)嘗試，但鋰金屬沉積和剝離的機(jī)理仍不清楚。
崔屹老師這組工作系統(tǒng)表征了不同的電解液以及各個(gè)因素對鋰金屬沉積和剝離的影響。Shi（2017）發(fā)現(xiàn)在不同條件下沉積的鋰金屬有著顯著不同的晶向和織構(gòu)，會(huì)對沉積的鋰金屬形貌以及電化學(xué)性能有很大影響。這個(gè)發(fā)現(xiàn)揭示了鋰金屬的原子結(jié)構(gòu)與形貌性能之間存在的關(guān)聯(lián)，對進(jìn)一步理解鋰金屬沉積的機(jī)理以及最終實(shí)現(xiàn)可控的鋰金屬沉積有重要的意義。而Shi（2018）進(jìn)一步揭示了鋰金屬通過固態(tài)電解質(zhì)膜（SEI）的剝離機(jī)制，指出了SEI膜的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)對于鋰金屬剝離的重要影響。這個(gè)發(fā)現(xiàn)對通過優(yōu)化SEI來提高鋰金屬電極性能有重要的啟示。
這兩篇文章對于理解鋰金屬沉積和剝離的機(jī)理和進(jìn)一步的鋰金屬電極研究有十分積極的意義和啟發(fā)。尤其值得借鑒學(xué)習(xí)的是在電化學(xué)測試的基礎(chǔ)上結(jié)合系統(tǒng)仔細(xì)的表征工作來提升對機(jī)制的理解。這組工作也為進(jìn)一步通過理論計(jì)算揭示鋰金屬沉積剝離的原子級尺度機(jī)制提供了重要的實(shí)驗(yàn)參考。
來源：知社學(xué)術(shù)圈
展開 重大《ACS AEM》：高能量密度鋰金屬電池用混合準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)！
聚環(huán)氧乙烷型固態(tài)電解質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)是聚環(huán)氧乙烷鏈與鋰離子絡(luò)合，將鋰離子與反陰離子分離，這種結(jié)構(gòu)通過類似于液態(tài)電解質(zhì)的溶解機(jī)制支持聚環(huán)氧乙烷中鋰鹽的溶解，
因此，人們一直致力于提高聚環(huán)氧乙烷型固態(tài)電解質(zhì)的電導(dǎo)率并降低其工作溫度。
在此，為了解決聚環(huán)氧乙烷電解質(zhì)的低離子電導(dǎo)率問題，作者首次提出了一種獨(dú)特的混合準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)設(shè)計(jì)，用于高能量密度鋰金屬電池。混合設(shè)計(jì)包括硅離子凝膠與聚環(huán)氧乙烷鏈絡(luò)合以及Li6.5Mg0.05La3Zr1.6Ta0.4O12活性納米填料的分散，復(fù)合混合設(shè)計(jì)不僅產(chǎn)生高離子導(dǎo)電性，而且有效限制了鋰枝晶的生長。4V準(zhǔn)固態(tài)鋰金屬電池由混合準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)、鋰金屬負(fù)極和NCM523正極構(gòu)成，其放電容量為124mAhg?1，以0.1C的電流密度在55℃的高溫下循環(huán)50周后，容量保持率為61.4%。
總之，作者報(bào)道了一種新型鋰電池準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)，其采用三種材料復(fù)合混合設(shè)計(jì)。混合準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)具有優(yōu)良的離子導(dǎo)電性能，在25℃時(shí)電導(dǎo)率為7.42×10?4 S cm?1，35℃時(shí)電導(dǎo)率為1.3×10?3 S cm?1，且電子電導(dǎo)率低，電化學(xué)穩(wěn)定窗口寬。同時(shí)，作者證明了復(fù)合混合準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)對鋰枝晶的生長有顯著抑制作用，準(zhǔn)固態(tài)Li∥LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2和Li∥LiFePO4電池采用了這種復(fù)合混合準(zhǔn)固體電解質(zhì)。這項(xiàng)研究表明，聚合物、無機(jī)陶瓷導(dǎo)體和離子凝膠的集成為探索鋰金屬電池新型電解質(zhì)提供了一種選擇。
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