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2017年:锂电池九大进展!

纳米人  · 公众号  ·  · 2018-01-02 08:24

正文

在环保和资源双重压迫下,电动汽车将逐渐取代化石燃料驱动的汽车。作为电动汽车的关键部件,在各种新型能源中,锂电池最有希望首先突破。2017年,锂电池研究继续火热,在电极材料、隔膜材料、电解质材料、体积膨胀、稳定性、寿命等方面,都取得了诸多进展。

有鉴于此,纳米人总结了2017年的一些重要进展,供大家参考,并欢迎大家留言补充,交流学习!


特别声明:排名不分先后,按心情而已!

9.Nature 子刊:有机/无机复合SEI膜增强Li-S电池库伦效率!

DonghaiWang课题组发明了一种通过有机硫塑化的有机无机复合SEI稳定Li金属负极的策略。有机硫化物/有机聚硫化物作为塑化剂,增强了SEI膜整体的力学柔韧性和机械强度,实现了Li-S电池长期循环稳定性。


Guoxing Li, Yue Gao, Donghai Wang et al.Organosulfide-plasticized solid-electrolyte interphase layer enablesstablelithium metal anodes for long-cycle lithium-sulfur batteries. Nature Communications 2017.

8.Nature 子刊:钛酸锂水合物助力超长寿命锂离子电池!

唐子龙、陆俊和李巨课题组开发了一系列钛酸锂水合物,材料晶体内部牢固结合的所谓“结晶水”,竟然促进了晶体结构的多样性以及纳米复合材料的构筑,从本质上提高了材料的离子扩散系数,实现了超长循环寿命且高倍率性能的锂离子电池。


Shitong Wang, Zilong Tang, Jun Lu, JuLi et al. Lithium titanate hydrates with superfast and stable cycling inlithium ion batteries. Nature Communications 2017, 8, 627.

7.Nature 子刊: Li-O 2 电池碳电极稳定性!

PeterBruce课题组发明了一种充放电过程中使用双媒介的策略,充电过程中,TEMPO在在碳正极表面被氧化,并将电子空穴转移到Li 2 O 2 ,在溶液中将其氧化成O 2 。放电过程中,DBBQ在碳正极表面被还原,并将电子转移到溶液中的O 2 ,还原得到Li 2 O 2 。这一策略可使Li-O 2 电池碳正极在循环过程中避免钝化和分解!


Xiangwen Gao, Yuhui Chen, Peter G.Bruce et al. A rechargeable lithium–oxygen battery with dual mediatorsstabilizing the carbon cathode. Nature Energy 2017.

6.Nature 子刊:自支撑型硫正极构建高能量密度Li-S电池!

受到相册的紧密堆积结构启发,方晓亮和郑南峰课题组合作开发了一种新型二维“yolk-shell(蛋黄-壳)”结构,构建了一种不使用金属集流体和粘结剂的自支撑型锂硫正极。面积载硫量为10 mg cm -2 的G@HMCN/S-G的面积容量与体积容量分别可达11.4 mAh cm -2 和1329 mAh cm -3


Fei Pei, Lele Lin, Daohui Ou, ZongmingZheng, Shiguang Mo, XiaoliangFang* and Nanfeng Zheng*, Self-supportingsulfurcathodes enabled by two-dimensional carbon yolk-shell nanosheetsforhigh-energy-density Li-S batteries. Nature Communication 2017.

5.Nature 子刊:硅负极和硫正极全电池,真的要来了!

崔屹课题组发明了一种锂硅合金/石墨烯箔片负极材料,由大面积石墨烯(层数<10层)包裹的LixM(M=Si, Sn或Al)合金纳米颗粒致密堆积而成。大面积石墨烯起到物理保护隔离作用,石墨烯包裹起到限域作用,可与硫正极组装成高效、稳定、寿命长的全电池!


Jie Zhao, Guangmin Zhou, Yi Cui et al.Air-stable and freestanding lithiumalloy/graphene foil as an alternative tolithium metal anodes. Nature Nanotechnology 2017.

4.Nature 子刊:Li-S电池实现近100%的S利用率!

Jun Liu和Yuyan Shao课题组基于低比表面碳纤维(17.2 m2/g)上S物种的成核生长策略,通过控制碳载体的表面性能和电解液的供体数,使Li-S电池实现了几乎100%的S利用率,99% 的库伦效率和1835Whkg−1以及2317Whl−1的高能量密度。


Huilin Pan, Junzheng Chen, YuyanShao ,Jun Liu et al. Non-encapsulation approach for high performance Li–Sbatteries through controlled nucleation and growth. Nature Energy 2017.

3.Science :液化的气态电解质提高电池性能!

Y.Shirley Meng课题组发现,利用液化的气态含氟甲烷作为电解质可以确保在超低温操作,提高电容器和锂离子电池的能量密度。在-78到+65℃之间,随着电压上升,利用二氟甲烷的电容器性能始终优越,另一方面,利用氟甲烷的锂金属负极库伦效率高达97%,和4 V的LiCoO 2 正极组装,在-60℃条件下具有优异的容量保持率。


Cyrus S. Rustomji, Y. Shirley Meng etal. Liquefied gas electrolytes for electrochemical energy storage devices.Science 2017.







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