二手  充电桩  储能电池  电池  投资  动力电池  比亚迪 

南大团队研发出新型锂电池 —电动汽车续航800公里成为可能

   日期:2020-06-17     浏览:45    
核心提示:南大周豪慎团队研发出500Wh/kg锂电池 —电动汽车续航800公里成为可能

近日,南京大学周豪慎教授研究团队提出一种稳定的、大容量的基于阴离子氧化还原活性的正极材料体系,该体系的工作原理是通过氧化锂(Li2O)与过氧化锂(Li2O2)之间的可逆转化实现电池的充放电过程。基于该体系,周豪慎团队成功地开发出比能量为513.5 Wh/kg的Li/Li2O二次电池软包(基于软包整体质量),该电池充放电循环100周之后容量保持率达到80%。此外,该电池的正极材料中仅含1.59wt%的镍,相对于高镍三元正极来说,可以大幅降低该电池的成本,有利于该电池的商业化。


该研究成果于2020年6月9日发表在Cell Press旗下期刊《Joule》上。(Qiao, Y. et. al., Joule 4, 1-14, 2020.)。南京大学现代工学院为论文第一单位,周豪慎教授为通讯作者,该工作获得国家重点研发计划“新能源汽车”专项和国家基金委重点基金资助。

长距离续航电动汽车的发展受制于高比能量二次电池的开发。现有报道的基于NCM正极材料的金属锂软包电池的比能量已达到300 Wh/kg(基于软包质量)。在正极材料的设计过程中,不局限于传统过渡金属氧化还原提供容量,利用Li2O与Li2O2之间的可逆转化,能够为正极体系提供很高的能量密度。热力学理论计算得知,Li2O/Li2O2转化理论容量为897 mAh/g(基于Li2O活性材料),热力学平衡电位2.86 V vs. Li/Li+,理论比能量2565.42 Wh/kg。然而,基于Li2O的正极材料,最主要的问题集中在一定充电深度后诱发的不可逆氧气析出。因此,Li2O正极材料的实际可逆容量往往会低于理论容量。

如何扩大无氧气析出(以及其他不可逆氧行为)的“安全”充电深度成为开发该类电极体系的重中之重。2019年,周豪慎教授研究团队开发出金属Ir基的催化框架用来包裹Li2O正极颗粒,并实现了高达630 mAh/g(基于Li2O活性材料)的可逆充放电循环 。但是,金属Ir的价格大大影响到了其实用性角度的拓展。因此,开发廉价的催化剂体系,并进一步降低Li2O正极中非活性的导电催化框架的占比,成为改进该体系的重点研发优化方向。 该工作中引入的Ni基碳合金(carbon-alloy-catalyst, CAC)导电+催化框架大大降低了正极成本,并同时实现了高达750 mAh/g(基于Li2O活性材料)的可逆“安全”充电深度。即使将非活性的Ni-CAC框架质量考虑在内,正极材料放电输出的能量密度可达到1202.3 Wh/kg(基于Li2O+Ni-CAC的质量之和) 。该正极材料的输出能量密度是NCM-622正极的1.75倍。同时,通过对醚类电解液的优化,匹配金属锂负极组成软包全电池之后,首圈输出能密度高达513.5 Wh/kg(基于软包质量),并且100圈之后仍保持大于400 Wh/kg的能量密度。

 
打赏

寰球锂业东莞有限公司
  • 网站: www.169188.cn
  • 总机: 0769-88769965
  • 邮箱: dghqly#169188.cn(#改@)
  • 地址:广东省东莞市松山湖园区科技四路16号
  • 邮编: 523000
  • 采访投稿
  • 联系人:曾生
  • 投稿邮箱:dghqly#169188.cn(#改@)
  • 手机: 18002649682
  • 广告合作
  • 联系人:黄先生
  • 电话: 13728226482
  • 邮箱: sela2@169188.cn
  • 网站首页  |  关于寰球  |  联系寰球  |  使用协议  |  版权隐私  |  网站地图  |  排名推广  |  广告服务  |  积分换礼  |  网站留言  |  RSS订阅  |  违规举报