登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
1月14日-15日,2017中国电动汽车百人会论坛在钓鱼台国宾馆举行,腾讯汽车作为战略合作媒体将进行全程直播。会上,中国科学院物理研究所研究员李泓进行了主题演讲。
李泓 中国科学院物理研究所研究员
他表示,长远考虑,从提高安全性追求全固态金属锂,逐渐增加固体电解质,和负极中的锂含量,这是新的体系。目前科学院正在这方面做进一步的开发,从少量液体一直到全固态,主要是想兼顾全固态锂电池的优点和液态锂电池的优点,希望能够取长补短,逐步改善现有电池的技术。
以下为发言实录:
尊敬的各位嘉宾上午好!今天很高兴有机会再次在电动汽车百人会上介绍固态电池方面的进展,去年我们在报告中提出,我们设想未来的终极电动汽车有可能是固态锂空气电池,那个时候在这方面的认识还不足,过去几年通过几个团队的努力取得了几个进展,一个是简单提一下,我们现在对固态电池的理解,第二是介绍一下研发进展。这是最近中日美三国政府提出的动力电池的发展目标,从技术的指标上,核心指标是能量密度,越提越高,从300瓦时每公斤,一直到500瓦时每公斤,包括美国DOE还有中国的重点专项,纳米材料、基因组都提出了很高的指标要求。
怎么样实现这些超高能量密度的指标,同时还要兼顾动力电池使用时的安全性、寿命、成本,这是摆在很多研发人员面前的问题。
从技术分析的角度,目前主要的动力电池还是正极材料匹配人造石墨这一类的负极材料,接下来提高能量密度,很可能要把硅负极引入,体积膨胀是很难解决的问题,接下来是把硅负极用金属锂替代,1972年研发到现在,历时50多年,有非常多的挑战,关键的几个问题是目前大多数的研发还是在有机的溶剂中,在有机溶剂中第一个问题是它不像石墨负极锂进和出,是非均匀的析出。第二是自发和电解液发生反映,体积变化也比较大。逐步导致锂离子电池VCR膜也不能稳定存在,安全性、自放电等方面还不能满足需求,非常多的企业和研发团队把希望寄托在全固态锂电方面。固态电池和业态电池在微观上也是三层结构,只是把现在的隔膜电解液替换为固态电解质,这是典型的照片,没有太本质的区别,核心是有可能负极使用了金属锂,在这种情况下,在正极这一侧,原来的液体可以充分浸润正极颗粒,在正极侧接触,这是难度非常大的。从大家预期的优点上,如果使用了金属锂,现在容易燃烧和爆炸的液态电解质,另外使用寿命等等都会延长,模块配置等都是大家期望的,在实践中这些数据有待进一步的检验,在2007年的时候,日本的NEDO在2008年公布了这样的路线图,在他们看来在远期的2030年,很多的电池形态是以全固态形式出现,包括金属锂、锂硫和锂空气电池,这些路线在不断修改中,但是大体是提高安全性的策略,就是固态化。
2016年,美国APER的两千万美元的项目,全部支持各类固体电解质的开发,以及固体电解质的制造技术,现在在中国,在过去两三年的推动下,从事固态电池开发的团队非常多,展示的单位不多,具备能力开发的小团队,从南到北非常多的研发团队为主,企业包括宁德时代新能源,苏州新陶还有珈伟股份等,我不一一介绍了。
目前总体而言,全固态锂电池开发面临四个挑战,一个是在电极层面,怎么样满足正负极课题和固体电解质的离子传输,特别是循环过程中,第二是循环过程中正负极材料不能像液体那样保持非常好的接触。还有金属锂电极的体积变化还有锂固体的变化。
接下来介绍一下,2013年中科院决定采取纳米先导专项。这里提出要做长续航的动力电池,通过提升能量密度来延长电动汽车的续驶里程(参配、图片、询价) ,提出了300瓦时每公斤的指标,跟现在国家的任务是一致的。在这里包括第三代锂离子电池技术,包括现一代度固态电池,锂硫和锂空电池,包括12家科研单位,24个PI,400人,一直在动态的管理中。
再简单地说一下整个先导项目取得的进展,在样品的层面研制了一些高能量密度的锂离子、锂空、锂硫,还打造了高水平的诊断分析平台,金属锂表面引入无机的磷酸锂做这个事情,提高它的稳定性,这是由化学所的郭博士做的。他们最近开发了聚醚丙烯酸脂这是一个非常重要的突破。
在材料方面,宁波材料所、上硅所为代表的团队,已经开发了一系列的氧化物和硫化物的粉体、陶瓷片以及融性膜,已经达到了几十公斤级一个批次的水平,已经开始对社会提供样品和供货。在这个基础之上,宁波材料所的一个团队研发了氧化物的小容量的全固态进入锂电池,火烤的条件下还能工作,但是把它放大还需要进一步的材料的设计,目前还有一些困难。
作为一个过渡的技术,现在还有一种把固体电解质和液体电解质混合在一起的,含有少量的固体电解质的,混合固液电解质,严格意义上讲,只要含有液体就不是全固体的电解质,室温可以满足,同时在80度高温下也能满足要求,将来实现在PEC设计上也能满足。
也通过了气研中心的研究报告,这些电池也通过了汽研中心的安全性测试,有一份完整的测试报告,这是其中一个细节。全固态锂硫也进行了开发,现在的稳定性也达到了非常好的水平。
另外聚合物按PPC/LLZO聚合物无机符合电解质体系,这个膜现在大面积应用,用这个膜做的产品,目前最新的水平,匹配811的正极,能量密度达到300瓦时每公斤,还做了深海,最近做了8000米和11000米的舱,体现了独特的耐压的优势。上海硅酸盐所一直在开发这个材料,从电导来讲也达到了世界先进水平,开发了磷酸铁锰,目前这个达到了世界先进水平。物理所陈老师在1976年开始做淡化率,到今年是40年研究固态电池,我们在这个过程中陆续开发了一些无机材料和聚合物电解质以及一些基础研究。过去四年提出了一种新的方案,就是利用现有的电池的装备,然后通过原位把液体固态化的技术,来实现一种固态电池的设计。目前用金属锂做负极,也得到了10安时的单体,这个是与宁德时代新能源合作的一个结果。
通过这个第三方测试,目前初步研究的结果能量密度可以做到390瓦时每公斤最高水平,这个可以继续发展,因为正极材料150安时每克,60度和90度之间还可以正常工作,这是我们发展的方向。应化所还开发了一种防水的固态锂空气电池,放在水里面照样能工作,将来适合于柔性的固态锂空气电池,这是纸状折叠的,把它编制在衣服上,能够进行工作和发电,最近刚发表在先进材料上面,这是在这方面的一些研究进展。
总体来说,我们长远考虑,从提高安全性追求全固态金属锂,逐渐增加固体电解质,和负极中的锂含量,这是新的体系。目前科学院正在这方面做进一步的开发,从少量液体一直到全固态陆续研究这个事情,主要是想兼顾全固态锂电池的优点和液态锂电池的优点,希望能够取长补短,逐步改善现有电池的技术。
我们初步的预期,除了PU已经在美国商业化以外,其它的电池最早在2020年实现小批量的量产,以后随着技术的进步,逐渐进入这个市场,当然首先满足其它领域的应用,其它指标达标以后,进入动力电池的领域,那会更晚一些。
全固态电池2020年到2025年首批进入这个市场,这是预期。在这个过程中,有很多的基础科研问题和科研技术仍然要突破,现在只是展示了一个希望,从综合指标上看,还远远不能满足动力电池的技术,我们希望一步步往前走,逐步改善现有锂电池兼顾能量密度和安全性方面的挑战。
延伸阅读:
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
有投资者在投资者互动平台提问:请问:中科院开发出成本性能全面领先的全固态锂电池电解质的技术路径里,有没有使用到公司的产品?毕竟我们电解液是跟中科院合作出的优秀产品,在该领域我们是不是有合作优势所在?奥克股份7月12日在投资者互动平台表示,公司电解液溶剂产品采用的“固载离子液体催化二
全固态锂电池可以克服目前商业化锂离子电池在安全性上的严重缺陷,同时进一步提升能量密度,对新能源车和储能产业是一项颠覆性技术。但是,由于全固态锂电池的核心材料—固态电解质—难以兼顾性能和成本,目前该技术的产业化仍面临巨大阻碍。6月27日,中国科学技术大学的马骋教授报道了一种新型固态电
近日,中国科学技术大学姚宏斌课题组、李震宇课题组与浙江工业大学陶新永课题组合作,设计开发出镧系金属卤化物基固态电解质新家族LixMyLnzCl3(Ln为镧系金属元素,M为非镧系金属元素)。实现无任何电极修饰且室温可运行的全固态锂金属电池。相关研究成果于4月5日发表在Nature杂志上。
北极星储能网获悉,据科技日报报道,中国科学技术大学姚宏斌课题组、李震宇课题组与浙江工业大学陶新永课题组合作,设计开发出镧系金属卤化物基固态电解质新家族,实现了无任何电极修饰且室温可运行的全固态锂金属电池。相关研究成果论文4月5日发表于《自然》。金属卤化物固态电解质因其宽电化学窗口、
4月9日,吉林大学重庆研究院入驻仪式在两江协同创新区举行。在入驻仪式现场,吉林大学重庆研究院与高能时代新能源等企业签约。以高能时代为例,双方将围绕新能源全固态锂电池领域展开深度合作,确立在科技项目资源对接、科技成果转移转化、科技金融、高层次人才培养等方向达成合作关系。“该项目主要研
据新华社,近日从中国科学技术大学获悉,该校马骋教授提出了一种关于全固态电池正极材料的新型技术路线,可以大幅提升复合物正极中的活性物质载量,从而更充分地发挥出全固态锂电池在能量密度上的潜力。3月14日,研究成果发表于国际著名学术期刊《自然-通讯》。
12月14日,北京卫蓝新能源科技有限公司发生工商变更,股东新增宁德时代关联公司上海隐山致能企业管理合伙企业(有限合伙)、北京联想智能互联网创新基金合伙企业(有限合伙)、金山办公关联企业深圳顺赢私募股权投资基金合伙企业(有限合伙)、小米关联公司天津海河顺科股权投资合伙企业(有限合伙)等
北极星储能网获悉,7月7日,据清华新闻网报道,清华大学材料学院南策文院士、沈洋教授团队报道了一种可弯曲的、具备高锂离子电导率的超薄复合固体电解质膜,采用该薄型复合电解质膜组装的全固态电池显示出优异的循环性能。据介绍,该电池在室温下1.0mAcm-2的电流密度下,1000次循环后的容量保持率为92%
近日,山东省科学技术厅发布关于组织开展2020年度山东省重点研发计划(重大科技创新工程)项目申报的通知,表示每个项目省级财政资金支持强度平均不低于1000万元,其中多个燃料电池、氢能相关项目可以申报。项目一:燃料电池动力系统及整车课题1:模块化大功率电堆制造关键技术及应用研究内容:针对商
通常人们习惯于将技术的缓慢小步伐提高叫作“挤牙膏”,英特尔就因为其产品的更新速度和性能提高幅度,而被网友戏称为“牙膏厂”。其实在人们日常生活中扮演着重要角色的一个产品——锂电池,其技术性能的提高同样也在“挤牙膏”中。(来源:微信公众号“DeepTech深科技”作者:杨大可)“锂电池之父”
2月27日,在湖南宁乡举办的“固态电池技术、智能装备与市场应用研讨会”上,工信部培训中心汽车专家张翔认为,固态电池将成为三元电池的颠覆者。他表示,目前新能源汽车动力电池已经历铅酸电池、镍氢电池、液态锂离子电池,进入三元时代,但三元电池能量密度和安全性仍然不能满足政府和市场的需求。而
我国研发的新型锂离子电池,可经受“冰火两重天”考验,引发业内关注。如何提高锂离子电池的温度适应性能,一直是行业研究的热点和难点。近日,在第25届中国国际高新技术成果交易会上,一款由中国科学院深圳先进技术研究院(以下简称“深圳先进院”)最新研发的新型锂离子电池,可经受“冰火两重天”考
电池系统制造商Voltabox提出了一项新技术概念,使锂离子电池可以生产出几乎任何可以想到的自由形状。这种被称为流形设计(Flow-Shape-Design,简称FSD)的技术概念是基于固化的塑料材料来包裹电池。这种新方法背后的想法是,在模块和系统层面减轻重量的同时,为电池的成型带来灵活性,并提高成本效率。
摘要:目前对于锂电池的需求预计将呈指数级增长,但锂电池生产所必需的几种材料能否持续稳定供应是一个问题,因此替代性储能技术正成为研究的热门领域。(来源:微信公众号“微锂电”ID:V-lidian作者:蔡雅倩)德国卡尔斯鲁厄理工学院的科学家们开发出了一种新的电解质,他们说这种电解质可以使钙电池
10月29日,国家新能源汽车技术创新中心与中俄新能源材料技术研究院在浙江长兴签署了战略合作协议,并建立了“新型动力电池及系统联合实验室”。据了解,国家新能源汽车技术创新中心是由科技部批复的、首个新能源汽车行业的国家级技术创新中心,也是集科技研发、产业转化和人才培养为一体的综合创新平台
当下锂离子电池研究热点主要是围绕锂空气电池和锂硫电池展开,二者被认为是最具发展潜力的新一代锂电池。它们与以往锂离子电池正极材料在结构和反应机理上都有很大区别。1锂空气电池锂空气电池是金属空气电池中的一种,由于使用分子量最低的锂金属作为活性物质,其理论比能量非常高。不计算氧气质量的
在过去数十年间,可充电电池技术不断取得进步,而能量密度是其主要性能指标之一。现在,锂离子电池已经超越铅酸电池、镍氢电池等,成为了一种极具竞争力的商业化电池,但是锂离子电池性能仍然需要大幅度提高,从而延长移动电子设备的工作时间、电动汽车的续航里程等。本文将概览后锂电材料和体系,论述
众所周知,提升产品能量密度是动力电池企业赢得新能源汽车市场的一把利剑。为此,当前全球知名动力电池企业都在大力投入研发,通过改进正负极材料、隔膜、电解液等原材料体系及优化PACK结构等,希望尽可能快地提升电芯及电池系统能量密度。事实上,凭借深厚的技术沉淀及强大的研发实力,一些全球知名动
国家科技部发布公示,确定了国家重点研发计划重点专项拟立项项目清单。其中,航空工业成飞集成控股子公司中航锂电牵头承担的高安全高比能锂离子电池技术开发与产业化项目名列其中,获得6015万元资金支持。高安全高比能锂离子电池技术开发与产业化项目的核心目标,是通过开发热稳定的高镍三元材料、结构
在今年的上海国际车展上,环保和智能成为一大亮点。新能源汽车不但成为了各大汽车厂商热议追捧的对象,更是代表了整个汽车行业发展的一个趋势。独立能源数据调查机构EIA的数据显示,最大的石油消耗国美国在2015年消耗了3.85亿加仑的石油,而大约45%的石油、90%的汽油由轻型交通工具消耗,如私家车、小
尽管锂离子电池技术存在一定缺陷,但在电动汽车、笔记本电脑和消费电子产品等领域的商业化应用愈加普及。近年来,来自亚洲规模化工业生产锂离子电池的竞争与日俱增,欧盟这一高增长行业的盈利空间受到挑战。欧盟第七研发框架计划(FP7)提供560万欧元,总研发投入850万欧元,由西班牙、法国、德国、意
丰田汽车10月12日发布声明,宣布同日本能源巨头出光兴产达成协议,将合作开发固体电解质的量产技术、提高生产率并建立供应链,旨在确保2027至2028年有搭载全固态电池的车辆上市,并在此后实现全面量产。根据声明,两家公司已成立数十人组成的工作组,共同致力于实现全面量产电动汽车用全固态电池。
为了研发能够让电动汽车(EV)的续航里程达到数百英里的可充电电池,科学家们都致力于用锂金属阳极取代现有电动汽车电池中使用的石墨阳极。但是,虽然锂金属可以将电动汽车的续航增加30%至50%,其也会缩短电池的使用寿命。因为会产生锂枝晶(树突),即电池多次充放电循环后在锂阳极上形成的微小的树状
美国能源部阿贡国家实验室的科学家,为西北大学最近领导的一项研究做出了贡献,该研究旨在了解固体电解质材料中的晶界。通过电子全息照相术和原子探针层析术两种强大的技术,科学家能够对材料体系进行3D可视化研究,并解决围绕晶界特性及其如何在电解质中影响电阻的困惑。盖世汽车讯固体电解质材料由几
全固态(硫化物)电池作为推动社会和人类进步的一项前沿科技,被日本科学界列入能够与5G、人工智能齐头并进的研究行列。它凭借其高安全性、高能量密度、耐高温、长寿命等优点,开创性的解决了传统有机电解液电池存在的寿命短、易燃、易爆等一系列问题,成为造福人类的一项颠覆性的突破技术。在新能源汽
据报道,郑州大学、清华大学和斯坦福大学的研究人员,联手开发液体锂硫和锂硒电池系统(简称SELL-S和SELL-Se)。这两种电池采用固体电解质,能量密度有望超过500wh/kg和1000wh/l,具备低的能量成本和良好的电化学循环稳定性,有望应用于规模化储能等领域。这些电池采用Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12(LLZTO)
目前广泛认为固体电解质(SE)是实现高能电池锂负极的重要一环。然而,最近的报道表明Li7La3Zr2O12(LLZO)和Li2S-P2S5中Li枝晶的形成实际上比液体电解质容易得多,然而机制尚未弄清。本文通过使用时间分辨原位中子深度剖析监测三种流行但有代表性的SE(LiPON,LLZO和非晶Li3PS4)锂沉积过程中Li浓度分
全固态锂离子电池具有高安全性同时可以提高电池能量和功率密度,实现具有长循环寿命的高性能全固态电池的当前挑战包括:由Li枝晶形成和通过固体电解质(SE)的渗透导致的短路以及由SE/电极界面处的SE分解引起的电池阻抗的增加。虽然已经进行了大量工作来改善固态电解质(SE)材料的Li+导电性,但是将它
可充电锂离子电池的目标是建立一种高能量密度,长循环稳定性,高倍率并安全运行的电池体系。这些目标可以通过探索新的电池材料或优化现有的电池组件来实现。为了促进电子和离子的迁移,研究者们引入了纳米级电极颗粒的概念,使活性颗粒能被电解液充分浸润。然而,纳米级颗粒的直接引入会导致能量密度的
富士通株式会社和日本理化学研究所最近公布,他们的联合研究小组在材料设计中应用第一原理计算与人工智能技术,对全固态锂离子电池的固体电解质组成做了预测、合成与评价试验,并进行了实际验证。结果证明,即使在较少数据下,通过与人工智能方法结合,仍可高效地找出最佳材料组成,大幅提高材料开发速
一.燃料电池简介1.定义燃料电池(FuelCells)是一种不需要经过卡诺循环的电化学发电装置,能量转化率高。燃料和空气分别送进燃料电池,电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等,像一个蓄电池,但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。由于在能量转换过程中,几乎不产生污染环境的含氮
材料基因组是近年来兴起的材料探索方法,其研究的关键是实现材料研发的“高通量”,即并发式完成“一批”而非“一个”材料样品的计算模拟、制备和表征,实现系统的筛选和优化材料,从而加快材料从发现到应用的过程。在锂电池中,从改善安全性的角度考虑,全固态锂电池被公认为未来二次电池的重要发展方
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!