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中科院宁波材料所在锂离子电池化成研究方面取得进展

发布时间:2024-02-27 来源:爱游戏-体育app|全站下载 1 次浏览

  锂离子电池在制作的步骤中一个关键工艺就是电池在出厂前要对其进行化成(formation)。关于化成,就是对制造出来的锂离子电池进行一次小电流的充放电。在锂电池制作完成后,需要对电池进行小电流的充放电,实现对电池电极材料的“激活”过程。在锂电池首次充电过程中,锂离子从正极活物质中脱出,经过电解液后嵌入负极石墨材料中。在此过程中,由于锂离子嵌入石墨负极电位较低电子会先与电解液反应生成固体电解质界面膜(SEI)和部分气体。

  SEI膜的成膜质量对于电池性能影响至关重要。SEI膜是具有固体电解质性质的钝化膜层。一般一定要满足以下四点:首先,SEI膜必须是Li+的优良导体,能够让锂离子在其中自由传输,进入负极,进行脱嵌锂工作;其次,SEI膜还必须是良好的电子绝缘体,能够有效阻止电解液进一步分解,改善自放电;第三,SEI膜要能有效效防止溶剂分子的共嵌入,避免因溶剂分子共嵌入破坏电极材料;最后,由于SEI膜在形成过程中会消耗部分锂离子,增加首次充放电不可逆容量,  且SEI膜增加了界面的锂离子传输阻抗,降低了整个体系的动力学,因此,SEI膜不能太厚。

  遗憾的是,由于锂离子电池怕水怕氧,且SEI膜一般只有几个纳米到几百个纳米的厚度,因此,企业家乃至科学研究人员长久以来对于锂离子电池在化成过程中SEI膜的物理、化学特性缺乏了解。

  近日,中科院宁波材料所沈彩副研究员及其研究小组利用电化学原子力显微镜(EC-AFM研究了锂离子电池化成过程中SEI膜的动态成膜过程。他们在手套箱中将AFM探针浸入含有电解液的电池体系中,在对电池进行充放电化成的同时,实现对SEI膜生长演变的实时观察。通过对含有不同锂盐如LiBOB,  LiDFOB,LiPF6所组成的电解液所形成的SEI膜研究之后发现,含有LiDFOB的电解液所形成的SEI膜要比LiBOB电解液所形成的SEI膜薄。例如,0.1MLiDFOB+0.9MLiPF6所组成的电解液所形成的SEI膜只有大概30nm,  而0.1MLiBOB+0.9MLiPF6所组成的电解液所形成的SEI膜能够达到120nm。研究者进一步通过定量纳米力学显微镜技术分析发现,  前者SEI膜的杨氏模量(15.14GPa)却要比后者(4.73GPa)高出一个数量级。XPS分析测试显示,含有LiDFOB的电解液所形成的SEI膜体系中含有较多的无机盐成分如LiF,而含有LiBOB的电解液所形成的SEI膜体系中含有较多的有机盐成分。以上研究成果发表在国际期刊《应用表面科学》(Modulation  of solid electrolyte interphase of lithium-ion batteries by LiDFOB and LiBOB  electrolyte additives, Applied Surface Science, 2018, 441, 265-271)。

  图3. 不同电解液经过化成过程后在石墨表面所得SEI的结构有明显的差异。

  本文主要利用电化学原子力显微镜研究了两种不同电解液在化成过程中SEI膜的结构演变过程,实现了锂离子电池化成过程的实时可视化监控,有望为锂电行业电解液筛选及化成工艺的优化提供宝贵的借鉴指导。

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  永太科技1月8日晚间公告,公司于近日收到安徽省合肥市中级人民法院送达的(2023)皖01民初1693号传票和《民事起诉状》等诉讼材料,该案件系肥东国轩新材料有限公司与公司的买卖合同纠纷案。公司为被告,涉案的金额合计2.03亿元。公告显示,2022年肥东国轩与永太科技签订了《物料采购协议》,由肥东国轩

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  12月20日,广东省江门市环境局发布天赐材料(江门)有限公司年产20万吨锂电池电解液及10万吨锂离子电池回收项目环境影响报告书受理公告。文件显示,天赐材料(江门)有限公司年产20万吨锂电池电解液及10万吨锂离子电池回收项目,一期项目年产20万吨锂电池电解液;二期项目年回收利用10万吨锂离子电池。

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  瑞泰新材12月12日公告,张家港市政府拟将所持有的江苏国泰国际贸易有限公司(简称“国际贸易”)100%股权无偿划转至张家港市产业发展集团有限公司(简称“产发集团”)。公司股东张家港产业资本投资有限公司向产发集团划转其持有的0.77%公司股份事项已完成股份过户登记。此次无偿划转事项完成后,公司

  北极星储能网讯,近日,重庆市发改委发布《关于重庆瑞浦兰钧能源动力与储能锂离子电池及系统项目的节能审查意见》。以下为原文内容:关于重庆瑞浦兰钧能源动力与储能锂离子电池及系统项目的节能审查意见重庆瑞浦兰钧能源有限公司:你单位《关于报请审查重庆瑞浦兰钧能源动力与储能锂离子电池及系统项目

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  1月29日,为落实《质量强国建设纲要》要求,加强对关系人民群众身体健康和生命财产安全、公共安全、生态环境安全的重点产品质量安全监管,市场监管总局制定了《全国重点工业产品质量安全监管目录(2024年版)》(以下简称《目录(2024年版)》)。附件信息数据显示,该目录包括254种产品,以及对应的产品生

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  意大利商用车制造商依维柯与巴斯夫1月23日宣布达成合作,利用后者的技术回收其电动汽车的锂离子电池。根据声明,该协议是依维柯循环经济战略的一部分,旨在延长电池常规使用的寿命并减少对环境的总体影响。巴斯夫日前在德国施瓦茨海德建立在欧洲的首个电池材料生产和电池回收中心,将负责组织和管理依维柯电

  北极星储能网获悉,1月18日,有研新能源材料(江西)有限公司(简称有研新能源)“下一代锂离子电池正极材料项目”在江西省新余市举行开工奠基仪式。据了解,有研新能源“下一代锂离子电池正极材料项目”由中国有研联合赣锋锂业等单位投资建设,项目总用地面积100亩,建设年产万吨的下一代锂离子电池正

  近日,研究机构EVTank联合伊维经济研究院共同发布了《中国锂离子电池行业发展白皮书(2024年)》。白皮书多个方面数据显示,2023年,全球锂离子电池总体出货量1202.6GWh,同比增长25.6%,增幅相对于2022年已经呈现大幅度下滑。从出货结构来看,2023年,全世界汽车动力电池(EVLIB)出货量为865.2GWh,同比增长26.

  2023年12月22日,厦门质检院承担的国家市场监管总局科技计划项目“锂离子动力电池系统失效模式与机理研究”和“基于数字孪生技术的锂电池产品质量安全风险检测”在南京顺利通过总局组织的专家验收。“锂离子动力电池系统失效模式与机理研究”通过对锂离子动力电池系统来进行交变湿热、温度冲击、振动、机

  北极星储能网获悉,2024年1月4日,三门峡市人民政府关于印发三门峡市培育壮大铜基新材料产业链行动方案(2023—2025年)等十二个方案的通知。其中方案包括《三门峡市培育壮大新能源产业链行动方案(2023-2025年)》(以下简称《方案》)的通知。《方案》明确,到2025年,新能源电池产业规模达到80亿元

  美国国橡树岭国家实验室(ORNL)的科研人员开发出一种新型锂基固态电解质材料Li9N2Cl3。该材料表现出优异的锂相容性和大气稳定性,可用来制造高面积容量、持久的全固态锂金属电池。Li9N2Cl3具有无序的晶格结构和空位,有效促进了锂离子传输,且由于其固有的锂金属稳定性,可以在10mA/cm2的电流密度和10

  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,同时逐步提升单位体积内的包含的能量,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,贵州磷化新能源公司开阳1万吨/年六氟磷酸锂项目试车工作取得圆满成功。此次试车成功,标志着项目具备了成熟的六氟磷酸锂生产条件和技术,标志着贵州磷化新能源公司掌握生产六氟磷酸锂的能力,不仅建成了贵州省内第一条六氟磷酸锂的生产线,实现了六氟磷酸锂从无到有的突破,也代表着磷化新能源公

  界面涂层材料和固态电解质材料研发商陕西瑞智新能源科技有限公司(以下简称“瑞智新能源”)近日完成数千万元天使轮和天使+轮融资,由萃英创投、湖南湾田集团、西北工业大学联合投资。融资资金将用于产品迭代、生产设备扩充和初代产品交付等。瑞智新能源成立于2021年,是西北工业大学新能源电池领域首

  据瑞逍科技消息,9月14日下午,瑞逍科技硫化物全固态电解质生产基地项目签约落户浙江衢州市龙游经开区。该项目总投资13亿元,进行硫化物系全固态电解质材料规模化生产,同时在生产设备、工艺流程方面形成标准。根据项目规划,预计2025年建成并达到百吨级全固态电解质生产能力,2028年实现年产6000吨全

  北极星电池网获悉,9月7日,中科固能硫化物全固态电解质生产基地项目在江苏溧阳签约,该项目建成后将变成全球范围内首条百吨级规模化制备硫化物固态电解质的生产线,为未来建成万吨级别硫化物固态电解质的制备提供经验基础及数据支撑,并同时在设备设计、工艺路线等方面取得世界领头羊的核心关键知识

  日前,恩力动力和软银公司成功开发出使用硫化物固态电解质及锂金属负极的全固态锂金属电池,成功制作了安时级(1-10Ah)ASSB电芯,其实测单位体积内的包含的能量达到300Wh/kg。此次发布的全固态电池是100%使用硫化物基固态电解质,完全不含有机液体电解质,可望完全解决燃爆、漏液等传统锂离子电池的固有问题。另外,

  据日经中文网消息,日本大阪公立大学开发出了用来制造全固态电池的固态电解质的新材料,在不使用资源分布不均的稀有金属锗的前提下,达到了纯电动汽车(EV)所需的部分性能。虽然此前就有以相同材料研发的固态电解质,但本次研究改进了结晶结构,使其电导率提高至之前的1万倍。

  据韩国《NEWS1》7月24日报道,调查机构SNEResearch19日发表《锂离子电池(LIB)市场带来的隔膜市场变化展望》报告称,到2030年,LIB的供应量将由现在的687千兆瓦时(GWh)增加至2934千兆瓦时,在电池市场占有率将达到95%以上。与之相反,全固态电池供应量到2030年将仅为131千兆瓦时,市场占有率预计只

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