钠钾电池

p 　　美媒称，佐治亚理工学院的研究人员发现了表明以钠和钾为基础的电池有望成为锂电池之潜在替代品的新证据。 /p p 　　据美国每日科学网站6月19日报道，从单次充电就能行驶数百英里的电动车，到与汽油锯一样威力巨大的链锯，每年都有利用电池技术最新进步的新产品进入市场。 /p p 　　但这种增长势头导致人们担心，世界上的锂供应可能最终会耗尽。锂这种金属是许多新型充电电池的核心材料。 /p p 　　报道称，现在，佐治亚理工学院的研究人员发现了表明以钠和钾为基础的电池有望成为锂电池之潜在替代品的新证据。 /p p 　　乔治· W· 伍德拉夫机械工程学院以及材料科学和工程学院的助理教授马修· 麦克道尔说：“钠离子和钾离子电池的最大障碍之一是，与其他电池相比，它们的衰减和老化速度往往较快，而储存的能量较少。但我们发现，情况并非始终如此。” /p p 　　报道称，研究团队研究了三种不同的离子——锂、钠和钾——是如何与硫化铁颗粒发生反应的。这项研究得到美国国家科学基金会和能源部资助，相关论文于6月19日发表在《焦耳》杂志上。 /p p 　　在电池充电和放电时，离子会不断与构成电池电极的颗粒发生反应，并穿透这些颗粒。这一反应过程会导致电极颗粒发生大量变化，通常会将它们粉碎成细微颗粒。由于钠离子和钾离子大于锂离子，所以传统上人们认为，它们在与颗粒发生反应时会导致更严重的老化。 /p p 　　报道称，在实验中，他们在电子显微镜下直接观察电池内发生的反应，其中硫化铁颗粒发挥电池电极的作用。研究人员发现，与钠离子和钾离子发生反应的硫化铁比与锂离子发生反应的硫化铁更为稳定，表明以钠或钾为基础的电池寿命可能比预期的要长得多。 /p p 　　与不同离子发生反应的方式之间的差异显而易见。在与锂接触时，硫化铁在电子显微镜下看上去几乎要爆炸一样。与之相反，在与钠和钾接触时，硫化铁像气球一样慢慢膨胀。 /p p 　　佐治亚理工学院的研究生马修· 伯宾格说：“我们看到了一种非常稳定、没有发生断裂的反应。这表明，这种材料和其他类似材料能被用于制造经久耐用、具有更大稳定性的新型电池。” /p

仪器信息网讯 2023年2月23日，2023年“电动中国”系列论坛——“第二届全国钠电池研讨会”以及“天目湖先进电池产业创新论坛暨固态电池研讨会”同期在江苏溧阳召开，两场会议为期两天，吸引千余位新能源领域专家学者、企业家代表等参会，共同探讨纳电池、固态锂电池焦点问题与前沿技术。开幕式现场中科院物理所李泓研究员主持开幕式溧阳市委书记叶明华致辞工业和信息化部产业发展促进中心副处长刘嘉致辞中国汽车动力电池产业创新联盟理事长董扬致辞中国硅酸盐学会常务理事、固态离子学分会理事长温兆银致辞 中科海钠总经理李树军宣布推出首批三款纳电电芯新品开幕式上，中科海钠举办了以“海钠百川共蓄未来“为主题的产品发布会，中科海钠总经理李树军宣布推出NaCR32140-ME12圆柱电芯、NaCP50160118-ME80方形电芯及NaCP73174207-ME240方形电芯三款产品。面向市场主流需求，此次首批推出三款电芯产品，具有长寿命、宽温区、高功率等优势，可实现规模化量产。中科海钠正与多家行业头部企业推进合作，此次推出的钠离子电池产品将在两轮车、乘用车、商用车、家庭及工商业储能、规模储能等领域得到广泛应用。思皓新能源与中科海钠联合打造的行业首台钠离子电池试验车公开亮相随后，天目湖先进电池产业创新论坛暨固态电池研讨会、第二届全国钠电池研讨会分别召开，以下为天目湖先进电池产业创新论坛暨固态电池研讨会会场部分会议报告摘要，以飨读者。报告嘉宾集锦（一）科技部高技术研究发展中心技术总师史冬梅以“主要国家和地区电池技术和产业发展态势”为题，分享了美国、欧盟、日本、韩国等主要国家和地区先进电池技术和产业发展态势，并提出对我国电池领域发展的启示及政策建议。中国第一汽车集团有限公司电芯开发主任别晓非以“新能源汽车硫化物全固态电池应用展望”为题，从消费者真实用车习惯和产品体验出发，分析近期硫化物全固态电池技术性能水平与实际需求之间的差距，并提出商业化落地的技术突破方向。东风汽车集团有限公司刘敏博士以“‘芯’时代下，固态电池技术与产品定义的思考”为题，介绍了东风公司以固态电池技术领域为切入，打造东风固态电池原创技术策源地，解决了电池供应不稳定、成本高、整车性能优势不明显等难题。浙江锋鲤新能源科技有限公司总经理许晓雄以“固态理电池材料与电池技术开发进展”为题，介绍到，混合固液电解质锂电池是高必能高安全动力锂电池的重要发展方向，全固态锂电池在动力领域的应用暂未看到规模应用希望。中科院物理所研究员、北京卫蓝新能源科技有限公司首席科学家李泓以“长寿命固态电池技术探讨”为题，讨论了混合固液电解质电池和全固态电池实现同时具备高能量密度、长循环寿命、高安全性等目标的一些可能性。溧阳储慧智能软件科技有限公司总经理曾伟国以“新能源电池行业一站式数智创新平台”为题，介绍了该平台运用数据帮助研发环节智能化解决研发困局，促进成本改进并持续落地，加速固态电池实现真正的产业化和大规模应用。上海交通大学陈立桅教授以“面向固态电池的材料创新”为题，介绍了其团队研发的高面电导复合固态电解质、界面胶水、可溶性正极电解质和高性能固态锂金属电池等工作。中国科学院上海硅酸盐研究所研究员温兆银以“固态电池材料与技术研究进展”为题，介绍了与固态电池相关的各种类型固体电解质材料、电极及电池内界面的研究工作进展，以及通过各种复合和修饰策略对固态电池性能所实现的提升效应。报告嘉宾集锦（二）COMSOL (中国) 技术经理施翀以“多物理场仿真助力固态电池研发”为题，分享了多物理场仿真在固态电池研发中的应用，并介绍不同类型电池的仿真分析方法。中国科学院化学研究所研究员曹安民以“电极材料表面纳米层构筑及功能”为题，介绍了课题组相关研究进展，研究聚焦于电极材料表面层结构的精准调控，探讨电极材料的失稳机制及稳定途径，以获得具有大规模应用前景的稳定工艺及电极材料。北京工业大学郭现伟副教授以“锂离子固态电池关键材料与界面研究”为题，介绍了课题组在固态电池关键材料如正极材料和新型固态电解质方面的研究进展，并介绍原位固化方法来提升固态电池中面临的界面的问题。电子科技大学李晶泽教授以“金属锂及锂合金负极的研究进展”为题，综述了该课题组最近在锂及锂合金负极方面的研究进展。溧阳天目先导电池材料科技有限公司先进材料事业部总经理陆浩以“高能量密度固态电池关键材料--硅基负极与固态电解质”为题，介绍了公司硅基负极材料和固态电解质材料的开发背景、技术发展历程、未来技术路线、产品参数和性能、市场应用情况等。中国科学院宁波材料技术与工程研究所姚霞银研究员以“基于硫化物固体电解质全固态理硫电池”为题，探讨了硫化物固体电解质目前面临的诸多痛点以及对全固态锂二次电池的展望。北京化工大学教授周伟东以“聚合物基固态电池关键材料开发”为题，介绍了课题组提出的“多层复合固态电解质”结构设计，不仅可以有效改善锂金属和固态电解质之间的界面接触，还可以扩大固态电解质的稳定电压窗口，实现柔性的高电压固态锂金属电池的稳定循环。国联汽车动力电池研究院创新事业部副总经理杨容以“新型含卤素类固态电解质研究”为题，介绍了国联研究院在含卤素基固态电解质的基础上，通过结构调控、阳离子掺杂、双卤素协同作用等系列手段，开发出新型具有高离子导的卤化物电解质材料，实现与高电压正极和金属鲤负极的匹配，同时材料成本大幅下降。圆桌论坛环节答疑互动最后的圆桌论坛环节，围绕“全固态锂电池相对于液态锂离子电池，是否有足够的的不可替代的优势，它的出现能否更好的解决安全性问题和里程焦虑？”“报道称，LG放弃全固态，这是否意味着全固态电池商业化短期内看不到希望？中国能否后发先至？”、“原位固态化技术的意义和优势是什么？其主要难点和挑战在哪？”等固态锂电池焦点问题，各位嘉宾与现场参会者开展了讨论。在激烈的讨论声中，会议第一天日程落下帷幕。

在寻找可持续能源存储技术的过程中，瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员提出了一种新概念来制造用于钠电池的高性能电极材料。 它基于一种新型石墨烯来储存世界上最常见和最便宜的金属离子之一——钠。结果表明，容量可以与当今的锂离子电池相匹配。尽管锂离子电池在储能方面效果很好，但锂是一种昂贵的金属，其长期供应和导致的环境问题令人担忧。另一方面，钠是一种丰富的低成本金属，是海水的主要成分。这使得钠离子电池成为一种有趣且可持续的替代方案，可减少我们对关键原材料的需求。然而，钠离子电池面临的主要挑战是如何提升容量。在目前的性能水平上，钠离子电池无法与锂离子电池竞争。一个限制因素是石墨，它由石墨烯的堆叠层组成，用作当今锂离子电池的负极材料。离子通过在石墨层间进出完成储能的过程。钠离子比锂离子大并且表面特性不同，因此，它们不能有效地储存在石墨结构中。但是查尔姆斯理工大学的研究人员想出了一种新的方法来解决这个问题。“我们在石墨烯层的一侧添加了一个分子间隔物。当这些层堆叠在一起时，这些分子会在石墨烯片之间产生更大的空间并提供一个相互作用点，从而显著提高容量，”该项研究的作者说。十倍于标准石墨的能量容量通常，标准石墨中可以嵌入的钠离子容量约为每克 35 毫安时 (mAh g-1)。这不到石墨中锂离子嵌入容量的十分之一。使用新型石墨烯，钠离子的比容量为每克332毫安时——接近石墨中锂离子的容量。实验结果还显示这种新型材料还具有完全可逆性和高循环稳定性。“当我们观察到如此高容量的钠离子嵌入时，真的很令人兴奋。这项研究仍处于早期阶段，但结果非常有希望。这表明可以设计出适合钠离子电池的有序结构的石墨烯负极材料，使其容量与石墨相当，”查尔姆斯大学物理系的 Aleksandar Matic 教授说。新型石墨烯在相对的两个面上具有不对称的化学官能化，因此通常被称为 Janus 石墨烯，以古罗马的双面神 Janus 命名。Janus是罗马神话中的门神，具有两个面孔，是起源神，象征开始。之所以用Janus命名是希望这种石墨烯材料可能为高容量钠离子电池打开大门。“我们的 Janus 材料离工业应用还很远，但新的结果表明我们可以设计超薄石墨烯片——以及它们之间的微小空间——用于高容量储能。我们很高兴提出一个具有成本效益、丰富且可持续的金属纳离子电池的概念，”查尔默斯工业与材料科学系附属教授 Vincenzo Palermo 说。关于材料的更多信息：具有独特结构的 Janus 石墨烯研究中使用的材料具有独特的人造纳米结构。每个石墨烯片的上表面都有一个分子，作为钠离子的间隔物和活性相互作用位点。两个堆叠石墨烯片之间的每个分子通过共价键连接到下部石墨烯片，并通过静电相互作用与上部石墨烯片相互作用。石墨烯层还具有均匀的孔径、可控的功能化密度和很少的边缘。