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日本研发无钴锂电池 更长寿且高效能

8-4-2024 06:07 AM| 发布者: anyting | 评论: 1

摘要: 日本研发无钴锂电池 更长寿且高效能日本研发无钴锂电池 更长寿且高效能日本东京大学研发的新电极和特殊电解质,使新款锂电池在不含钴金属的情况下更长寿且高效能。图为锂电池示意图。(Olivier Chassignole/AFP)(大 ...

日本研发无钴锂电池 更长寿且高效能


日本研发无钴锂电池 更长寿且高效能



日本东京大学研发的新电极和特殊电解质,使新款锂电池在不含钴金属的情况下更长寿且高效能。图为锂电池示意图。(Olivier Chassignole/AFP)

(大纪元专题部记者吴瑞昌编译报导)全球对锂电池的需求不断上升,也导致对钴金属的需求攀升,但钴矿随着时间的推移和其它政治因素等,可能出现短缺的问题。日本一所大学近期研发了一种可替代锂电池中钴的方法。

锂电池(LIB)一直是过去几十年来移动电子设备和机器供电的标准,因为该种电池拥有较大的能量密度和较长使用周期,但它也会随着时间的推移,出现蓄电和能量密度退化的情况,为此人们急需更好的电池。

日本东京大学(The University Tokyo)研发出新型电极和特殊电解质用于锂电池,解决了这项问题,使新款锂电池在不含钴金属的情况下,还拥有4.3 V的平均电压,且在进行超过1,000次的完全充放电循环后,依然能保持良好的电池容量,而电池的能量密度比过去高出60%,这是过去不可想像的。

这款锂电池的阳极是氧化硅(SiOx),阴极是锂镍锰氧(LiNi0.5Mn1.5O4),而电解液是双三氟甲基磺酰的氨基锂(LiFSI)和甲基碳酸酯(FEMC)。

这种优化能够有效地抑制阳极表面被降解,而该电解质对容易出现溶解的阴极也能进行高度抑制,从而增加整个电池的稳定性。

另外,实验人员发现高浓度(3.4M)的上述电解质要比低浓度(1.0M)的电解质更能让不安分的锂离子和它们形成紧密关系,使其变得更加稳定。

他们还进行了充放电循环稳定测试。实验显示,使用高浓度上述电解质的电池在进行了80次循环后,仍保留了93%的电池容量,放电效率也高达97%,都远高于使用低浓度电解质的数据。此外,使用高浓度电解质的电池电位高达4.9V,即使经过100次循环充放电后,其电池容量保持率也大于90%,而放电效率约99%,都同样比用低浓度的更好。

实验团队还把其优化后的使用不同浓度电解质的锂电池,与普通商业锂电池同时进行300次、500次、1000次循环充放电实验。结果显示,使用高浓度电解质的的新款锂电池表现最佳,且在超过500次循环充放电后,电池容量出现可以忽略不计的衰减,而放电效率约为100%。即使全电池重复超过1,000次长期的充放电循环后,电池容量仅仅损失约20%。这比普通锂电池的3.2V—3.7V电压且只能进行500次充放电循环表现更好。

该团队表示,他们未来会进一步优化和开发电极成分和电池设计,以提高电池的整体性能和安全性,使电池在各种极端环境下依然能保持性能和正常运作。

他们还表示,我们改进锂离子电池的原因有很多,其中包括新闻报导关于刚果金的矿山环境、恶劣的劳动条件等。另外,从供应的角度来看,由于该地区政治和经济不稳定,钴的来源也是一个问题,因此他们希望能放弃使用钴。

东京大学化学系统工程系教授山田敦夫(Atsuo Yamada)对该校新闻社表示,“虽然在改进锂离子电池的过程中,曾出现各种不良的反应,这些问题都会大大缩短电池的寿命,但我们对这项实验的结果感到满意。”

他接着说,“我们最终找到一种新的钴替代品,就是在电极中使用常见的锂、镍、锰、硅和氧元素组合。不过,我们仍然需要进一步提高和改进电池的安全性能和使用寿命,原因是一些极端环境对于电池品质的要求是严格的。”

山田和他的团队也正在开拓锂离子电池的应用,而他们最近开发的新锂电池可以应用于其它电化学过程和设备,包括其它类型的电池、水分解产生出氢气和氧气、矿石熔炼、电镀和更多应用上。

这项新发明于10月底发表在《自然》杂志上,有八千多次观看和二十多家媒体报导。◇

责任编辑:连书华#


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引用 ilovet 5-4-2024 11:18 AM
日本的头脑就是厉害!

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