钜大LARGE | 点击量：4581次 | 2021年10月13日
五大前沿电池技术盘点
1、日本东京大学开发出了新一代锂离子电池极“浓电解液”
据日本媒体报道，以东京大学研究生院工学系研究科教授山田淳夫与助教山田裕贵为核心组成的研发小组，发现了锂离子电池可实现多种电解液的设计新方向。该研发小组开发出了极“浓电解液”，决定充电速度的Li+浓度达到以往电解液的4倍以上。该研究颠覆了“电解液溶剂只能使用碳酸乙烯酯(EC)”这一锂离子电池诞生20多年来，技术人员一直深信不疑的定论。
据报道，东京大学开发的高浓度电解液具备所有溶剂都与Li+进行配位的特殊构造。另外，Li+与阴离子持续结合的特点也不同于以碳酸乙烯酯(EC)为溶剂的普通低浓度电解液。普通电解液的Li+浓度为1mol/L左右，此时离子导电度最大。这种浓度必需使用EC溶剂。假如使用EC以外的溶剂，电极会严重劣化。因为有关石墨等层状负极，溶剂是在被Li+溶剂化的情况下进入(共合体)层间，电解液会继续发生还原分解。基于这种定论，Li+的高浓度化以及EC以外的溶剂的探讨变成了电池研究人员之间的盲点。
山田等人的研发小组着眼于这一盲点，向此前基本没考虑过的电解液高浓度化发起了挑战。高浓度电解液的离子载体密度非常高，有助于提高界面反应频率，因此可实现时间不到以往1/3的快速充电。而且，选择的盐和溶剂的不同组合，还能表现出不同的特性。在对各种溶剂进行调查的过程中发现，除了通过提高浓度抑制共合体之外，很多溶剂还观测到了还原稳定化。无需使用之前必不可少的EC溶剂，在以前属于实用电解液讨论范围之外的乙醚系、亚砜系、砜系、腈系等多种有机溶剂中均发现石墨负极和锂金属负极会可逆动作。
2、特斯拉充电新解?新加坡发明新型快速充电电池寿命20年
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
十月十四日消息，据国外媒体报道，南洋理工大学的研究人员最近发明了一种新型的快速充电电池，使用寿命长达20年。
如今支持快速充电的电池在我们的生活中扮演着越来越重要的角色，在方便快捷的为各种设备供应能量的同时，其使用寿命却常常成为被人们诟病的一个短板：“为何总是要换电池?”针对这一问题南阳理工大学的研究人员开发了一种新型的锂离子电池，这种电池可以在2分钟之内充电至最大容量的70%，并且可以服役长达20年，数倍于现在各种设备中的充电电池寿命。这种电池的创新在于使用二氧化钛纳米管而不是传统的石墨材料作为电池的阴极，两种材料都可以加速电池中的化学反应供应电能，不同的是前者可以反复使用1000次而后者的寿命只有500次。
这种新型电池尚没有投入大规模生产和走向市场的明确时间表，但它所使用的钛纳米管是一种易于加工的且成本相对较低的原料，所以前景十分光明。显而易见这种新型电池的推广将极大的改变整个科技产业界。抛开一些天马行空的创意不谈，即使从最基本的层面来看，它也将延长很多设备的服役时间，特别是那些不可更换电池的设备，现在用户常常不得不因为无法继续充电而不是其他功能的损坏而放弃他们，今后这样的事情也许永远不会再发生。而这种电池最深远的影响也许将会在汽车产业，想象一下你可以用几分钟而不是几个小时给一辆特斯拉充满电，而且可以一直开到车被淘汰都不要更换电池的情景。
3、会呼吸的电池：转换率近100%优于传统的太阳能电池
据国外媒体报道，众所周知电池可对外供应电能，这些能量来源于电池内部的化学能，电池虽然有着极大的用途，但其寿命往往不长，对外供应电能的能力也受到限制。现在科学家研制了一种“会呼吸”的电池，能在空气与阳光之间自由供电，事实上这类电池使用了太阳能电池板的技术，让光伏发电装置吸收太阳光的能量，然后把多余的电能存储起来，基本原理与太阳能发电类似，但唯一不同的是太阳能电池板的转换效能为80%，而“会呼吸”的电池的转换效率接近100%。
传统的太阳能电池板虽然有着较大的用途，可以在白天吸收太阳能，然后将电能在夜间释放出来，供给一些电器设备使用，通常情况下其效率较低，还有一些能量损失了，来自俄亥俄州立大学的化学和生物化学研究人员研制了一种新型太阳能发电技术，可以降低太阳能发电的成本，并提升电能转换的效率，其核心装置是涂有二氧化钛纳米棒的网格，其上分布着许多小孔，大约只有200微米的跨度，该装置是新型太阳能发电技术的基础。
当太阳能电池板在吸收光能的时候可使电池板内部的过氧化锂形成锂离子和氧，锂离子是具有正电荷的，因此许多来自太阳光照的能量存储在其中，当电池放电时与来自空气中的氧重新结合，形成过氧化锂，于是这就形成了循环体系，能够实现重复充电和放电。从某种程度上看，这个新型太阳能电池如同一个会呼吸的充电放电装置，当它来自放电是就开始消耗空气中的氧，假如是充电时，该电池相当于释放出氧，用“会呼吸”的电池一词形容这个装置非常贴切。
目前俄亥俄州立大学的研究人员正在测试这款新型太阳能电池，在实验室测试中，电池的寿命与市场上销售的主流电池寿命接近，具备了潜在的商业化推广的能力，假如该产品能进一步成熟，可极大提升目前微型电池的使用寿命，并供应更多的电能。该研究成果公布在《自然》杂志上。
4、新一代全固态聚合物锂离子电池面世
依托中科院青岛生物能源与过程研究所建设的青岛储能产业技术研究院成功开发出新一代全固态聚合物锂离子电池。
随着技术发展，电动汽车对动力锂离子电池在大功率输出和安全性能等方面提出了更高要求。隔膜电解质体系是制约动力锂离子电池快速发展的瓶颈问题之一，开发高安全性隔膜和新型聚合物电解质体系对提高动力锂离子电池的综合性能至关重要。青岛储能研究院执行院长崔光磊带领科研人员，利用具有完全自主知识产权的湿法抄造、界面耦合和功能化修饰等技术，成功研制出高安全性和耐高电压的动力锂离子电池隔膜。
该隔膜具有耐高温性能优异、阻燃性能最佳、电解液浸润良好等特点，极大地提升了锂离子电池的倍率性能和安全使用性能，在中科院纳米战略性先导专项组织的第三方评价中展示出优异的高电压性能，得到项目首席科学家的高度评价。
传统液态锂离子电池使用易燃的碳酸酯溶剂和聚烯烃隔膜，存在着极大的安全隐患。该所研究人员以自主研发的阻燃纤维素为基材，通过功能化改性和耦合等相关工艺，成功制造出一款刚柔并济的全固态聚合物电解质。与传统聚环氧乙烷纯固态聚合物电解质相比，该款全固态聚合物电解质具有较高的机械强度(45MPa)和较宽的电化学窗口、优异的倍率充放电性能(10C)以及较宽的温度使用范围(25℃～160℃)，具有广阔的应用前景和产业价值。目前，青岛储能院正在优化全固态聚合物锂离子电池的工艺参数，争取率先在经济型电汽车上实现产业示范。
5、可弯曲电池首面世三星承诺未来三年内实现量产
韩国newsway网站近日撰文称三星研发部成功制造出具有极大柔韧度的电池，该电池可任意弯曲或卷曲，重要是为了迎合可穿戴设备市场的潮流，三星承诺将会在未来三年内实现量产，并产出安全性更高的电池用于多种智能设备上。
据三星上周在首尔举办的Interbattery展示会介绍，三星这枚可弯曲电池非常柔软，并不像LGGFlex中弯曲限度极小，使用者可对三星电池任意弯曲，技术人员也对该电池进行数万次的弯曲测试，从而确认产品运行状况良好。不过三星也强调目前这款电池不是最终产品，并能实现无限次数弯曲，还不能正常用作工业生产，三星承诺在未来三年内会研发出柔韧性更强的安全电池，用于诸如SamsungGear等智能穿戴设备上。
不过，三星并未对该电池容量作出更多讲解，所以可弯曲电池可容纳多少电量目前还未确定。可以看出，随着目前手机市场发展放缓，三星在实现渠道多变化的同时，已经越来越讲求“技术宅”形象，从而成为公司新一代上升动力。
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