低成本全固态锂硫电池研制成功,其能量密度比锂电池高出4倍

2020-04-28

盖世汽车讯 据外媒报道,日本丰桥技术科学大学(Toyohashi University of Technology)电气与电子信息工程系的一组科学家采用一种低成本的简单液相法合成了一种活性含硫材料和碳纳米纤维(CNF)复合材料。研究人员采用液相法制成了硫-CNF复合材料,再制成了全固态锂硫电池,与锂离子二次电池相比,其放电容量更高、循环稳定性更好。因此,未来,此类固态锂硫电池将能够用于电动汽车等。去年获得诺贝尔化学奖的锂离子二次电池已被广泛应用于智能手机、电动汽车等领域。近年来,由于混合动力汽车和电动汽车的数量增加,全固态电池作为下一代电池也受到了。特别是全固态锂硫电池的能量密度是传统锂离子二次电池的5倍,因而其备受。




该研究小组就提出了一种将含硫活性材料与碳纳米纤维(CNF,由静电组装法制备而成)结合而成的阴极复合材料,此种碳纳米纤维能够在溶液中与其他材料均匀结合。采用硫-CNF复合材料和电化学稳定液相法合成的Li2S-P2S5-LiI固体电解质制备了全固态锂硫电池,该电池的放电容量与硫的理论容量相当,在多次充放电循环后仍保持较高容量。该方法能够制备硫碳复合材料,成本低且相对简单,适合用于大规模生产。


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当前纯电动乘用车使用的以正极-负极(活性物质)-电解液-隔膜-封装结构(辅助组元)为基本组成的锂离子电池,成组后配合电机、电控已可以获得性能表现均衡的动力系统。但是和燃油乘用车车相比,常规体系锂离子电池与燃油的巨大理论能量密度差距使得续航里程方面纯电动乘用车仍然存在部分续航短板。




截至目前,纯电动乘用车对续航不足的可能的解决路径包括研发具备更高容量/电势差的正负极材料(富锂锰基正极、硫正极等,硅碳负极、锂金属负极或者其他活泼金属/合金负极),并佐之以更高物理化学稳定性的辅助组元(各类液体/固体电解质),最终获得更高能量密度的二次电池(可充电电池);或者研发依托空气正极和氢/其他活泼金属负极组成的更高能量密度的一次电池(开放式体系,不可充电,需加氢/更换金属负极)。




目前高速扩容的新能源汽车体量拉动对上游动力电池的需求,我国动力电池出货量从2012年的0.66GWh攀升到2018年的56.98GWh。从技术路线上看,三元电池30.7GWh,磷酸铁锂电池21.57GWh。三元电池以高能量密度和高放电能力优势成为纯电动汽车配套主流。随着新能源汽车持续渗透,预计2019-20202025年新能源汽车行业对动力电池需求量分别为80.29/106.28391.41GWh




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低成本全固态锂硫电池研制成功,其能量密度比锂电池高出4倍
2020-04-28

盖世汽车讯 据外媒报道,日本丰桥技术科学大学(Toyohashi University of Technology)电气与电子信息工程系的一组科学家采用一种低成本的简单液相法合成了一种活性含硫材料和碳纳米纤维(CNF)复合材料。研究人员采用液相法制成了硫-CNF复合材料,再制成了全固态锂硫电池,与锂离子二次电池相比,其放电容量更高、循环稳定性更好。因此,未来,此类固态锂硫电池将能够用于电动汽车等。去年获得诺贝尔化学奖的锂离子二次电池已被广泛应用于智能手机、电动汽车等领域。近年来,由于混合动力汽车和电动汽车的数量增加,全固态电池作为下一代电池也受到了。特别是全固态锂硫电池的能量密度是传统锂离子二次电池的5倍,因而其备受。




该研究小组就提出了一种将含硫活性材料与碳纳米纤维(CNF,由静电组装法制备而成)结合而成的阴极复合材料,此种碳纳米纤维能够在溶液中与其他材料均匀结合。采用硫-CNF复合材料和电化学稳定液相法合成的Li2S-P2S5-LiI固体电解质制备了全固态锂硫电池,该电池的放电容量与硫的理论容量相当,在多次充放电循环后仍保持较高容量。该方法能够制备硫碳复合材料,成本低且相对简单,适合用于大规模生产。


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当前纯电动乘用车使用的以正极-负极(活性物质)-电解液-隔膜-封装结构(辅助组元)为基本组成的锂离子电池,成组后配合电机、电控已可以获得性能表现均衡的动力系统。但是和燃油乘用车车相比,常规体系锂离子电池与燃油的巨大理论能量密度差距使得续航里程方面纯电动乘用车仍然存在部分续航短板。




截至目前,纯电动乘用车对续航不足的可能的解决路径包括研发具备更高容量/电势差的正负极材料(富锂锰基正极、硫正极等,硅碳负极、锂金属负极或者其他活泼金属/合金负极),并佐之以更高物理化学稳定性的辅助组元(各类液体/固体电解质),最终获得更高能量密度的二次电池(可充电电池);或者研发依托空气正极和氢/其他活泼金属负极组成的更高能量密度的一次电池(开放式体系,不可充电,需加氢/更换金属负极)。




目前高速扩容的新能源汽车体量拉动对上游动力电池的需求,我国动力电池出货量从2012年的0.66GWh攀升到2018年的56.98GWh。从技术路线上看,三元电池30.7GWh,磷酸铁锂电池21.57GWh。三元电池以高能量密度和高放电能力优势成为纯电动汽车配套主流。随着新能源汽车持续渗透,预计2019-20202025年新能源汽车行业对动力电池需求量分别为80.29/106.28391.41GWh




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