以鋰金屬作為負(fù)極材料來制備全固態(tài)鋰電池
2023年7月，豐田公司打出口號充電10分鐘，行駛1200公里，后來豐田的宣稱口徑又變了——充電十分鐘，續(xù)航1500公里，數(shù)據(jù)又增長了。豐田稱最早將于2027年向市場投放配備“全固態(tài)電池”的純電汽車，引發(fā)業(yè)內(nèi)熱議。
圖片來源于網(wǎng)絡(luò)
近期，美國哈弗大學(xué)李鑫團(tuán)隊發(fā)文稱找到一種新方法，以鋰金屬作為負(fù)極材料來制備全固態(tài)鋰電池，充電10分鐘循環(huán)超6000次后仍保持 80% 的容量。對電池的循環(huán)穩(wěn)定性、能量和功率密度以及安全性研究有了新的指導(dǎo)方向。
2024國內(nèi)大佬王石、馮倫兩位企業(yè)家開啟帶隊游學(xué)模式，其中4月20-29日德國特訓(xùn)營一期，主要參觀新能源工廠，包括世博集團(tuán)，奔馳集團(tuán)，寧德時代等電池相關(guān)工廠。
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鋰電池作為當(dāng)前主流電池技術(shù)，在電子設(shè)備、移動通信、電動車等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。然而，鋰電池也存在著諸多問題，如金屬鋰枝晶生長、電解液膜的形成等,限制了電池的循環(huán)壽命和安全性。針對這些問題，眾多研究團(tuán)隊致力于改進(jìn)鋰電池技術(shù)，以提高其性能和安全性。在X-MOL網(wǎng)站上搜關(guān)鍵詞“鋰電池”，能跳出近200位學(xué)者教授在做相關(guān)的研究。
日本和歐美企業(yè)，在全固態(tài)電池的研發(fā)上投入很大，日本之外，韓國三星 SDI 和 SK電池企業(yè)也在聯(lián)合研發(fā)固態(tài)電池。德國寶馬，已經(jīng)在自建電芯研發(fā)中心，計劃2026 年實現(xiàn)固態(tài)電池突破和量產(chǎn)。奔馳很早就與電池廠商在聯(lián)合開發(fā)制造配備固態(tài)電池的測試車輛。歐洲也推出了《電池2030規(guī)劃》及《2030電池創(chuàng)新路線圖》，由歐盟多國共同出資32億歐元用于發(fā)展固態(tài)電池。
固態(tài)電池是一種使用固體電極和固態(tài)電解質(zhì)的電池，相比傳統(tǒng)鋰離子電池，它的優(yōu)勢明顯：充電速度更快、能量密度大幅提升、安全性更高、低溫不怕電量跳水、循環(huán)壽命更長以及對熱管理的需求會降低。固態(tài)電池優(yōu)勢這么明顯，目前遇到的難點也很突出，它的難點在于電極與電解質(zhì)之間的界面接觸，由原來的固-液接觸變?yōu)楣?固接觸。在循環(huán)過程中，由于枝晶的問題，容易造成應(yīng)力堆積，電化學(xué)性能衰減，甚至導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)，容量快速衰減，循環(huán)壽命差。這些問題都需要通過材料選擇和工藝改進(jìn)來解決。
固態(tài)電池為何在全球遲遲無法推進(jìn)，一大原因在于固態(tài)電池的成本非常高，全固態(tài)電池的成本是液態(tài)電池的四倍，這是它的核心難題。
其次是材料方面，在合適的硫化物電解質(zhì)材料這一關(guān)鍵課題上，包括豐田在內(nèi)的全球車企一直未能破局。
再次是生產(chǎn)端。目前的全固態(tài)電池不僅生產(chǎn)環(huán)境要求極端嚴(yán)苛，生產(chǎn)過程極端繁瑣復(fù)雜，而最終的良品率卻極為低下，更關(guān)鍵的是，固態(tài)電池的推進(jìn)，很大程度上必須要投巨資完全重建一整套的全新生產(chǎn)線。而中國在三元鋰和磷酸鐵鋰電池的研發(fā)上下了重注的，再重注投入固態(tài)，也需要考慮到巨大的沉沒成本。
隨著電動車技術(shù)的不斷突破和提升，電動車已經(jīng)成為未來出行的主流選擇之一。充電時間縮短、續(xù)航里程增加，使得電動車更加便捷實用。因此，無論是從環(huán)保角度還是從便利性考量，電動車都將成為人們出行的首選。選擇支持新能源汽車的發(fā)展,意味著選擇更清潔、更高效的出行方式，也意味著為環(huán)境保護(hù)貢獻(xiàn)自己的一份力量。
雖然目前還是困難重重，各個頭部公司都把商業(yè)量產(chǎn)目標(biāo)定在2027-2028年,這幾年在研發(fā)上的競爭必定極為激烈，樂研提供各種穩(wěn)定，質(zhì)優(yōu)的鋰電池研究相關(guān)試劑，助力各位老師早日攻克核心難題。
參考資料
1.Ye,L.Lu,Y,Wang,Y.et al.Fast cycling of lithium metal in solid-state batteries by constriction-susceptible anode materials. Nature Materials (2024). https://doi.org/10.1038/s41563-023-01722-x
樂研提供相關(guān)產(chǎn)品
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貨號 |
中文名 |
純度 |
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1034949 |
碳酸銫 |
99.9% |
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1047458 |
碳酸亞乙酯 |
98% |
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1087039 |
活性二氧化錳 |
92% |
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1181612 |
氧化鎳(II) |
99% |
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1182589 |
氧化鈰(IV) |
99% |
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1202893 |
四氟硼酸鋰，AR |
99% |
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1215437 |
硫酸鋰 |
99% |
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1215443 |
硫化鋰 |
99.9% |
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1250889 |
石墨 薄片, 天然 |
325目，99.8%metals basis |
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1251388 |
二氧化硅 |
99.99%metals basis，1-3mm |
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1251401 |
納米二氧化硅 |
99.5%metals basis，15nm |
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1252648 |
氧化鎳(II) |
99.99% |
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1383118 |
高純石墨烯 |
Purity:>98%，Thickness:1-3nm，Size:>50μm，Layers:< 3
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1383147 |
納米石墨烯片 |
Purity:>99.5%，Thickness:4-20nm，Size:5-10μmLayers:＜20 |
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1507439 |
氧化鈰 |
99.9%metals basis |
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1507441 |
氧化鈰 |
99.99%metals basis |
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1507442 |
氧化鈰 |
99.99%metals basis，<5μm |
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1507443 |
納米氧化鈰 |
99.95%metals basis，50 nm |
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1507444 |
納米氧化鈰 |
99.95% metals basis，20nm-50nm |
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1507445 |
納米氧化鈰 |
99.95%metals basis，100 nm |
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