研究人員用石墨烯包裹鋰電池陰極 防止電池起火
美國伊利諾伊大學(xué)芝加哥工程學(xué)院（the University of Illinois at Chicago College of Engineering）的研究人員發(fā)布了一份研究報(bào)告，表示21世紀(jì)的神奇材料–石墨烯，可能可以從鋰離子電池著火時(shí)吸走氧氣，從而降低起火風(fēng)險(xiǎn)。
首先，研究人員用化學(xué)方法改變了石墨烯，使其具有導(dǎo)電性。接下來，他們將鈷酸鋰陰極電極的微小顆粒包裹在導(dǎo)電的石墨烯中。當(dāng)研究人員使用電子顯微鏡，觀察被石墨烯包裹的鈷酸鋰顆粒時(shí)發(fā)現(xiàn)，與未包裹石墨烯的顆粒相比，在高溫下，釋放的氧氣明顯減少。
接下來，研究人員將被石墨烯包裹的顆粒與粘合材料相結(jié)合，形成了一個(gè)陰極，集成至鋰金屬電池中。當(dāng)研究人員測(cè)量電池循環(huán)過程中氧氣釋放情況時(shí)發(fā)現(xiàn)，即使在非常高的電壓下，也幾乎沒有氧氣從陰極中逸出。即使在200次充放電循環(huán)之后，鋰金屬電池的表現(xiàn)仍然很好。
Sharifi－Asl表示：“與傳統(tǒng)的鋰金屬電池相比，陰極包裹了石墨烯的電池在快速循環(huán)后僅損失了約14%的容量，而在相同條件下，傳統(tǒng)鋰金屬電池的性能下降了約45%”。
研究人員利用石墨烯氣凝膠助鋰硫電池突破
最近，瑞典查默斯理工大學(xué)（Chalmers University of Technology）的研究人員在石墨烯海綿（graphene sponge）的幫助下，利用陰極電解液，在此種電池的研發(fā)上獲得了突破。
研究人員的想法非常新穎，利用一種由還原氧化石墨烯制成的多孔、類似海綿的氣凝膠，當(dāng)作電池的獨(dú)立電極，從而更好地利用硫、提高利用率。
查默斯理工大學(xué)物理系教授兼此次研究主導(dǎo)人Aleksandar Matic表示：“此外，硫很便宜，儲(chǔ)量豐富，而且更加環(huán)保。此外，鋰離子電池中普遍含有對(duì)環(huán)境有害的氟，而鋰硫電池卻沒有�！蹦壳盀橹�，鋰硫電池的問題在于不夠穩(wěn)定，導(dǎo)致循環(huán)壽命短。但是在查默斯理工大學(xué)的研究人員在測(cè)試新電池原型時(shí)，發(fā)現(xiàn)新電池在350次循環(huán)后，仍保持85%的容量。
日本中部大學(xué)開發(fā)出了用于固體氧化物燃料電池（SOFC）電極的新型空氣極材料。這種空氣極使鑭鎳氧化物與氧化釓摻雜氧化鈰相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了高性能。
SOFC作為家用燃料電池系統(tǒng)“ENE－FARM”正逐漸普及，工作溫度約為750℃。采用新開發(fā)的空氣極材料，能將工作溫度降至稍高于500℃。由此，可以使用價(jià)格低廉但容易受高溫腐蝕的鐵氧體基不銹鋼，從而大幅削減成本。隨著工作溫度降低，啟動(dòng)性也得到提高，所以移動(dòng)體也可以使用，比如應(yīng)用于飛機(jī)的輔助電源（APU）和電動(dòng)汽車的增程發(fā)動(dòng)機(jī)。
青島能源所制備出新型納米復(fù)合材料用于鋰硫電池隔膜改性
中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所先進(jìn)儲(chǔ)能材料與技術(shù)研究組研究人員從鋰硫電池隔膜改性入手，在碳納米管（CNT）表面引入過渡金屬化合物CoNi1/3Fe2O4(CNFO)，成功制備出CNFO@CNT納米復(fù)合材料，并通過真空抽濾方式將其均勻涂布到商用隔膜表面。受益于CNFO的強(qiáng)極性吸附作用和CNT的導(dǎo)電作用，該改性隔膜可以有效吸附正極溶出的聚硫化合物并加以循環(huán)再利用。CNFO@CNT納米復(fù)合材料制備示意圖如下圖（a）所示。
（a）CNFO@CNT納米復(fù)合材料制備示意圖；（b）CNFO@CNT納米復(fù)合材料紫外吸收光譜圖；（c）鋰硫電池高溫循環(huán)性能
將CNFO@CNT改性隔膜應(yīng)用于鋰硫電池中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明在2.0C下常溫循環(huán)250圈后容量保持率高達(dá)84%。不僅如此，研究人員將改性后的鋰硫電池置于高溫60℃中測(cè)試其循環(huán)穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)在CNFO較強(qiáng)的化學(xué)吸附作用下，0.5C經(jīng)過100圈循環(huán)后，容量保持率依然能夠達(dá)到78%，并保持98%以上的庫倫效率。該改性材料相比CNT改性隔膜，無論是常溫還是60℃高溫，對(duì)鋰硫電池的倍率及循環(huán)穩(wěn)定性都有較大的提升。
大連化物所高功率、長壽命堿性鋅基液流電池離子傳導(dǎo)膜研究獲進(jìn)展
近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所儲(chǔ)能技術(shù)研究部研究員李先鋒、張華民領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在堿性鋅基液流電池離子傳導(dǎo)膜研究方面取得新進(jìn)展，研究成果在線發(fā)表于《先進(jìn)功能材料》（Adv. Funct. Mater.）上。
目前，鋅基液流電池的關(guān)鍵問題為鋅負(fù)極的枝晶、累積和脫落，從而導(dǎo)致電池循環(huán)穩(wěn)定性差。膜在調(diào)控鋅沉積形貌和抑制枝晶生長從而提高電池運(yùn)行可靠性方面發(fā)揮了重要作用。前期，研究團(tuán)隊(duì)通過調(diào)節(jié)多孔離子傳導(dǎo)膜的負(fù)電荷性質(zhì)可實(shí)現(xiàn)對(duì)鋅沉積方向和形貌的調(diào)控，從而大幅度提高鋅基液流電池的面容量和電池的循環(huán)穩(wěn)定性（Nat. Commun., 2018）。
大連化物所高功率、長壽命堿性鋅基液流電池離子傳導(dǎo)膜研究獲進(jìn)展
該工作在前期研究工作基礎(chǔ)上，選用商業(yè)化聚乙烯多孔膜（<20美元/平方米）為基膜，原位將功能化空心球引入到基膜中制備出混合基質(zhì)多孔膜，其中空心球極大地縮短離子傳輸路徑，顯著提高電池的功率密度。此外，選用的空心球在堿中具有優(yōu)良的穩(wěn)定性。所制得的膜具有優(yōu)良的機(jī)械性能可有效抑制鋅枝晶的生長，進(jìn)而大幅度提高鋅基液流電池的循環(huán)穩(wěn)定性，利用該膜材料組裝的堿性鋅鐵液流單電池，在80mA/cm2充放電條件下，能量效率超過了88%。該工作為高功率密度鋅基液流電池的開發(fā)提供了很好的指導(dǎo)作用。
參考來源：
蓋世汽車網(wǎng)、中國科技網(wǎng)、青島生物能源與過程研究所、大連化學(xué)物理研究所
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