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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向。然而使用固体电解质材料的一个最大问题是固体电解质中锂离子电导率比常规液态电解质中低了至少一个数量级。由于锂离子的输运快慢与电池性能息息相关,因此开发兼具高离子电导率、高稳定性、高机械强度的固体电解质材料势在必行。
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)清洁能源实验室E01组近年来一直致力于将材料基因组思想用于锂电池材料的开发中。但是基于量子力学方法的离子输运性质计算的运算量很大,不适合于发展高通量算法。研究人员通过开发基于半经验势的离子输运路径与势垒计算软件BVpath(计算机软件著作权登记号:2015SR161954),并将不同计算精度的方法相结合用于材料筛选和优化的不同阶段,由此发展了基于离子输运性质的锂电池材料高通量计算流程。使用该高通量计算工具,研究人员对无机晶体结构数据库中1000余种含锂材料的离子输运性质进行了高通量计算筛选,搜索了可能用于下一代固态锂二次电池的固态电解质材料【JMateriomics1,325(2015)】。对于锂离子电导率较高的硫化物,采用不同精度结合的高通量计算研究了固体电解质β-Li3PS4的掺杂优化方案,发现氧掺杂能有效提高离子电导率和改善其热力学稳定性,并通过实验验证了该方案【Sci.Rep.5,14227(2015);Phys.Chem.Chem.Phys.18,21269(2016)】。
近期,该课题组中国工程院院士陈立泉、研究员李泓和副研究员肖睿娟指导博士生王雪龙,从上述氧掺杂硫化物的方案出发,提出了在固体电解质中引入多种阴离子共存的设计思想,并据此设计出一种全新的氧硫化物固体电解质LiAlSO材料。通过基于晶体结构预测方法的高通量计算,确定了该材料的晶体结构,并研究了其热力学稳定性、动力学稳定性和离子输运性质。计算结果显示该化合物在a轴方向具有很低的锂离子迁移势垒,属于快离子导体,有望成为固态锂电池中固体电解质的备选材料。该材料已申请国家知识产权局专利保护(专利申请号:201710046965.8)。这是基于材料基因组思想开发出的第一个全新结构的固体电解质材料,并且将固体电解质材料的研究范围拓展至氧硫化物及混合阴离子化合物的领域。这一研究成果作为编辑推荐论文在《物理评论快报》(PhysicalReviewLetters118,195901(2017))上发表。
通过建立适用于锂二次电池新材料开发的高通量计算理论工具与研究平台,研究人员初步实现了材料基因组思想在锂电池新材料研发中的示范应用,上述材料基因组方法的成功应用为进一步将信息学引入高通量计算数据的分析、实现材料大数据解读提供了基础,并为在其他类型材料的研究过程中推广这种新的研发模式提供了可能。这一方向的研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部、北京市科委、中科院青年创新促进会以及北京市材料基因联盟的大力支持。
图1通过计算预测得到的(a)Pmc21空间群LiAlSO的晶体结构,沿(b)b-轴和(c)c-轴的视图以及(d)计算得到的声子谱。灰色、黄色和红色的圆球分别代表Li,S和O原子。四面体代表AlS2O2单元。
图2计算得到的Pmc21-LiAlSO的动力学性质。(a)通过BVpath程序计算得到的LiAlSO中的锂离子输运通道以及由密度泛函方法计算得到(b)Li+沿a方向由间隙离子与晶格位离子协同运动的迁移势垒,(c)Li+沿a轴方向空位迁移的势垒,(d)Li+沿c方向间隙离子迁移的势垒。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向。然而使用固体电解质材料的一个最大问题是固体电解质中锂离子电导率比常规液态电解质中低了至少一个数量级。由于锂离子的输运快慢与电池性能息息相关,因此开发兼具高离子电导率、高稳定性、高机械强度的固体电解质材料势在必行。
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4月18日,宜昌缔源川江载货汽车滚装船磷酸铁锂电池储能系统采购项目竞争性磋商公告发布。宜昌缔源川江载货汽车滚装船磷酸铁锂电池储能系统包含两个600kwh/600kw级船用水冷型磷酸铁锂电池组,含电池系统、BMS、消防设备、环控设备,具备持续1C充放电能力。在航行工况可作为主电源或发电机组故障时的紧急
北极星储能网讯,4月17日,深圳市海雷新能源股份有限公司在深圳证监局进行辅导备案登记,辅导机构为东莞证券。根据海雷新能源官网显示,其成立于2012年5月,是一家专业从事储能锂电池组研发、设计、生产及销售的国家级高新技术企业、广东省专精特新中小企业、深圳市独角兽培育入库企业以及国内两轮电动
北极星储能网讯,4月18日,智慧动锂发布2023年年度报告。根据文件显示,报告期内,智慧动锂实现营业总收入3.10亿元,较上年下降18.02%,收入下降的主要原因是受到外部市场情况影响;实现归属于挂牌公司股东的净利润0.05亿元,较上年下降76.42%,净利润下降的主要原因是收入下降,以及研发支出增加。截
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“现阶段碳酸锂大幅下跌,导致钠离子电池的成本优势减弱,公司推迟了(钠离子电池)商业化生产的进度。”近日,多氟多在接受投资者调研时也强调,公司研发和降本仍在全力推进。钠电曾引以为傲的的成本优势,在产业链尚不完善的背景下还没来得及从“理想照进现实”,反倒是碳酸锂价格从60万元/吨的高位暴
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今日下午,紫京科技董事长景煜、仙游项目厂长康杰及紫京研究院万博士等一行深入仙游紫京新能源三元前驱体项目现场,开展实地巡查工作,以确保项目顺利推进,为公司新能源产业的发展注入强劲动力。在巡查过程中,董事长一行认真听取了项目负责人的汇报,详细了解了项目进展、设备安装、投产准备等方面的
日前,福建省发改委发布关于印发2024年度省重点项目名单的通知,确定2024年度省重点项目1593个,总投资4.28万亿元,年度计划投资6807亿元,仙游紫京新能源三元前驱体项目名列其中。2024年度省重点项目名单(1593个)一、省在建重点项目(1355个)(五)工业(668个)521仙游紫京新能源科技年产3万吨三元前
目前我国及全球锂电池发展已走到技术的尽头,现今广泛使用的石墨负极材料,其容量发挥已接近其理论比容量(372mAh/g),限制其进一步的应用,因此迫切需要开发出具有更高比容量的负极材料。我国锂电池行业已步入成长期,新能源汽车,电力及工商、家庭等储能,消费电子等终端市场,客户对电池提供的存储
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1月29日IGO发布了公告,称公司与天齐、雅保共同拥有的全球最大锂矿山Greenbushes长协包销定价模式发生了更改。目前将采用发货月上一月的锂盐均价来结算。之前的结算方式为采用上一个季度的锂盐均价来计算。公告也表示,由于天齐和雅保在今年上半年的提货量低于预期,因此矿山产量在此期间将略有减少。
12月9日消息,河南惠强新能源材料科技股份有限公司向河南证监局申请辅导备案登记,民生证券为辅导机构。资料显示,河南惠强新材是一家从事锂电池隔膜研发、生产和销售的国家级高新技术企业,主要产品包括三层共挤隔膜、单层隔膜和涂覆隔膜。隔膜作为锂电池关键材料之一,广泛应用于新能源汽车、消费电
中国建材集团所属咸阳陶瓷院科源新材装备自主研发的国内首台套年产万吨锂电负极材料连续回转炉成功交付,标志着我国锂电池材料的生产实现重大突破。咸阳陶瓷院研发的万吨级锂电负极材料窑炉直径突破2米,长度突破36米,与原有成熟设备比直径放大了30%,长度增加了40%,其生产能力不仅是数字上的突破更
11月22日,萃星(安徽)循环科技有限公司年回收处理4万吨废旧锂电池及材料制备项目环评进行了批前公示。项目名称:萃星循环年回收处理4万吨废旧锂电池及材料制备项目(一二期)建设地点:安徽淮北高新技术产业开发区建设单位:萃星(安徽)循环科技有限公司项目概况:项目工程分两期实施,其中一期工程
日前,厦门市政府印发《于印发进一步稳增长转动能推动经济高质量发展若干措施的通知》。《通知》提出,用好加快推进新能源新材料产业高质量发展政策效益,促进生物医药产业高质量发展,做大做强生物医药、新型功能材料国家战略性新兴产业集群,构建以锂电池为龙头的新能源产业生态。全文如下:
9月7日,海创循环与湖北东宝工业园区管理委员会、中国葛洲坝集团水泥有限公司、葛洲坝荆门水泥有限公司共同签署《新能源材料资源化循环利用项目合作协议书》,规划在荆门建设5万吨/年锂电池回收利用项目。
北极星电池网获悉,9月6日科达利公告称,公司9月4日与欧洲某知名锂电池生产商签订《材料买卖供应合同》,约定科达利向该锂电池生产商供应方形锂电池盖板。合同自双方签署之日起生效,有效期为商业生产开始之日起六年,如无任何一方书面提出终止则自动续约四年。有效期内向科达利购买预计约3.5亿套方形
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
研究显示,普通锂离子电池之所以发生爆炸的重要原因之一,就是由于传统锂电池的电解液为有机液体,在不太高的温度下就能发生副反应,产生气体,膨胀后引起爆炸。针对这一情况,来自美国斯坦福大学的研究人员使用人工智能和机器学习的办法,找到了约21种固体的电解质材料,有希望彻底解决这一问题。雷锋
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