新的铝硫电池技术可在一分钟内完成充电

新的铝硫电池技术可在一分钟内完成充电根据发表在《自然》杂志上的，麻省理工学院的研究人员描述了新的铝硫电池，该电池完全由丰富和廉价的材料制成，并且可以在不到一分钟的时间内充电。今天，麻省理工学院教授DonaldSadoway与麻省理工学院以及中国、加拿大、肯塔基州和田纳西州的其他15人在《自然》杂志上描述了这种新的电池结构，它使用铝和硫作为其两个电极材料，中间是熔盐电解质。这种新型电池的注意事项是，它需要各种熔融盐，需要"接近水的沸点"。在他们的实验中，该团队显示，电池单元可以在非常高的充电率下承受数百次循环，预计每节电池的成本约为同类锂离子电池的六分之一。他们表明，充电速度高度依赖于工作温度，110摄氏度（230华氏度）的充电速度比25摄氏度（77华氏度）快25倍。令人惊讶的是，该团队选择的熔盐作为电解质，仅仅是因为它的低熔点，结果发现它有一个偶然的优势。——

新的充电算法可将锂离子电池的寿命延长一倍

新的充电算法可将锂离子电池的寿命延长一倍柏林亥姆霍兹中心（HZB）和柏林洪堡大学的一个欧洲研究小组开发出一种替代充电方案，使锂离子电池的寿命比现在更长。研究结果表明，通过改变充电器向电解质材料输送电流的方式，电池在经过数百次放电-充电循环后仍能保持较高的能量容量。锂离子电池是一种结构紧凑、坚固耐用的能源容器，已成为人们的宠儿。电动汽车和电子设备都依赖于它们，但随着电解质穿过分隔阳极和阴极的薄膜，它们的容量会逐渐降低。目前最好的商业级锂离子电池使用的电极由一种名为NMC532的化合物和石墨制成，使用寿命长达8年。传统的充电方式是使用恒定电流（CC）的外部电能。研究分析了使用CC充电时电池样品的情况，发现阳极的固体电解质界面（SEI）"明显变厚"。此外，他们还在NMC532和石墨电极结构中发现了更多裂纹。较厚的SEI和电极上较多的裂缝意味着锂离子电池容量的显著损失。因此，研究人员开发了一种基于脉冲电流（PC）的充电协议。使用新的PC协议对电池充电后，研究小组发现SEI接口变薄了很多，电极材料发生的结构变化也更少。研究小组利用欧洲两个领先的粒子加速同步加速器设施"BESSYII"和"PETRAIII"进行了脉冲电流充电实验。他们发现，PC充电可促进石墨中锂离子的"均匀分布"，从而减少石墨颗粒中的机械应力和裂纹。该方案还能抑制NMC532阴极的结构退化。研究表明，方波电流的高频脉冲效果最好。测试表明，PC充电可使商用锂离子电池的使用寿命延长一倍，容量保持率达到80%。这项研究的共同作者、柏林工业大学教授JuliaKowal博士说："脉冲充电可以在电极材料和界面的稳定性方面带来许多优势，并大大延长电池的使用寿命。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427548.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427548.htm

钠电池研发突破：全新电极兼具高性能和低成本 或可与锂电相媲美

钠电池研发突破：全新电极兼具高性能和低成本或可与锂电相媲美有鉴于锂的高成本及稀缺性，科学界一直在加紧寻找可与之相媲美的替代元素。钠元素全球储量丰富且成本低廉，因此成为了当前主流锂离子的替代“候选人”之一。不过，尽管钠离子电池在原材料成本和安全性方面具有优势，但若要取代无处不在的锂电，仍还有改进的空间。在最新的一项研究中，日本科学家们就希望能够开发出一种比锂电池制造成本更低，电池储能量和释放效率更高的钠离子电池。通过不懈的努力，研究人员终于解决了上述障碍。该团队开发了一种方法，以制备微架构、高性能负极。他们利用3D立体光刻术来打印由树脂制成的微晶格结构。然后通过一种称为“热解”的过程，使这种微晶格碳化并缩小。据称，由此产生的硬碳电极可以快速传输能产生能量的离子。此外，随着研究团队将晶格结构细化，其性能也有所提高。这项研究成果已于近期发表在了《微小》（Small）杂志上。日本东北大学材料科学家AkiraKudo表示，“随着3D打印机的分辨率不断提高，钠离子电池的性能最终可能超过锂离子电池。”下一步，该团队将致力于使用相同的方法来制造正极，并最终利用这些精心设计的电极，制造高性能、高性价比的钠离子电池。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1304589.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1304589.htm

科学家开发出具有8000次充电循环的低成本新型电池

科学家开发出具有8000次充电循环的低成本新型电池访问：NordVPN立减75%+外加3个月时长另有NordPass密码管理器新型锌-木质素电池非常稳定，可以使用8000次以上，同时保持约80%的性能。研究人员开发的电池虽小，但技术是可扩展的。资料来源：ThorBalkhed"太阳能电池板已经变得相对便宜，低收入国家的许多人都采用了太阳能电池板。然而，在赤道附近，太阳会在下午6点左右落下，导致家庭和企业停电。"林雪平大学有机电子学教授ReverantCrispin说："我们希望这种电池技术，即使性能低于昂贵的锂离子电池，最终也能为这些情况提供解决方案。"他所在的有机电子实验室研究小组与卡尔斯塔德大学和查尔姆斯大学的研究人员合作，开发出了一种基于锌和木质素的电池，这两种材料既经济又环保。就能量密度而言，这种电池与铅酸电池相当，但没有有毒的铅。研究人员ReverantCrispin和ZiyauddinKhan在有机电子实验室。图片来源：ThorBalkhed这种电池非常稳定，可使用8000次以上，同时保持约80%的性能。此外，该电池的电量可保持约一周时间，比其他只需几个小时就能放电的同类锌电池要长得多。虽然锌基电池已经进入市场，但主要是作为不可充电电池，预计在适当引入可充电功能后，锌基电池将成为锂离子电池的补充，并在某些情况下长期取代锂离子电池。"虽然锂离子电池在处理得当的情况下非常有用，但它们可能具有爆炸性，难以回收利用，而且在提取钴等特定元素时会产生环境和人权问题。因此，在能量密度并不重要的情况下，我们的可持续电池提供了一种很有前景的替代品。"锌电池的主要问题是耐用性差，因为锌会与电池电解质溶液中的水发生反应。这种反应会产生氢气和锌的树枝状生长，使电池基本上无法使用。为了稳定锌，使用了一种名为聚丙烯酸酯钾基聚合物水包盐电解质（WiPSE）的物质。林雪平的研究人员现在已经证明，在含有锌和木质素的电池中使用WiPSE时，稳定性非常高。"锌和木质素都非常便宜，而且这种电池很容易回收。如果计算每个使用周期的成本，与锂离子电池相比，它是一种非常便宜的电池，"ZiyauddinKhan说。目前，实验室开发的电池体积较小。不过，研究人员相信，由于木质素和锌的丰富，他们可以低成本制造出大型电池，大小与汽车电瓶差不多，不过，大规模生产还是需要商业公司的参与。ReverantCrispin断言，瑞典作为一个创新型国家，能够帮助其他国家采用更具可持续性的替代方案。"我们有责任帮助低收入国家避免重蹈我们的覆辙。他们在建设基础设施时，需要立即从绿色技术入手。如果引入不可持续的技术，那么数十亿人将会使用这种技术，从而导致气候灾难，"ReverantCrispin说。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1431163.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1431163.htm

科学家开发出存储能力更强的铝离子电池

科学家开发出存储能力更强的铝离子电池一个研究小组创造出一种有机氧化还原聚合物，可用作铝离子电池的正极。铝离子电池正在成为传统电池的潜在替代品，因为传统电池依赖于锂等难以获取且难以回收的材料。这种转变归因于铝在地壳中的丰富含量、其可回收性，以及相对于锂的安全性和成本效益。尽管如此，铝离子电池的发展仍处于早期阶段，因为研究人员仍在寻找能够提供足够存储容量的适当电极材料。最近，由乌尔姆大学的BirgitEsser博士、弗莱堡大学的IngoKrossing博士和AnnaFischer教授领导，GauthierStuder负责的研究小组在这一领域取得了突破性进展。研究小组开发了一种正电极材料，由一种基于吩噻嗪的有机氧化还原聚合物组成。在实验中，使用这种电极材料的铝电池存储的容量达到了以前从未达到的每克167毫安时（mAh/g）。因此，这种有机氧化还原聚合物的容量超过了石墨，而迄今为止，石墨主要用作电池的电极材料。该研究成果发表在《能源与环境科学》（Energy&EnvironmentalScience）杂志上。将电极材料插入复杂的铝阴离子在电池充电过程中，电极材料会被氧化，从而吸收复杂的铝阴离子。这样，有机氧化还原聚合物聚（3-乙烯基-N-甲基吩噻嗪）就能在充电过程中可逆地插入两个[AlCl4]-阴离子。研究人员使用离子液体乙基甲基氯化咪唑作为电解质，并添加了氯化铝。电池示意图显示了电极材料被氧化、铝酸阴离子沉积的氧化还原过程。图片来源：BirgitEsser/弗莱堡大学"铝电池研究是一个令人兴奋的研究领域，在未来的储能系统中具有巨大潜力，"GauthierStuder说。"我们的重点是开发具有高性能和可逆特性的新型有机氧化还原活性材料。通过研究聚（3-乙烯基-N-甲基吩噻嗪）在氯铝酸盐基离子液体中的氧化还原特性，我们取得了重大突破，首次证明了吩噻嗪基电极材料的可逆双电子氧化还原过程。"在10摄氏度条件下进行5,000次充电循环后，电池仍能保持88%的容量聚（3-乙烯基-N-甲基吩噻嗪）能在0.81伏和1.65伏的电位下沉积[AlCl4]-阴离子，并提供高达167毫安时/克的比容量。相比之下，作为铝电池电极材料的石墨的放电容量为120毫安时/克。经过5000次充电循环后，研究小组展示的电池在10C（即充放电速率为6分钟）条件下仍具有88%的容量。在较低的C速率下，即充放电时间较长的情况下，电池仍能恢复到原来的容量。BirgitEsser说："这种电极材料具有放电电压高、比容量大以及在快速C速率下容量保持率高的特点，代表了可充电铝电池开发领域的一大进步，因此也代表了先进且经济实惠的储能解决方案的一大进步。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1377793.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1377793.htm

10分钟快速充放 浙大电池新方案登《自然》

10分钟快速充放浙大电池新方案登《自然》浙江大学材料科学与工程学院范修林研究员团队长期致力于锂离子电池研究。近期，该团队开发并验证了一套新型极端电解液设计原则，打破了传统的锂离子传输模式，并为具备特殊物化性质的电解液开辟了一条全新的研究途径。基于此理念，团队设计出一款新型电解液，不仅能够支持高比能锂离子电池在-70℃到60℃的超宽温区内进行可逆地充放电，还可以使得高能量密度锂离子电池在10分钟内完成快速充放电。研究中的锂离子软包电池这项研究于北京时间2月29日刊发在国际顶级期刊《自然》。论文第一作者为浙江大学陆迪博士研究生和李如宏研究员，通讯作者为范修林研究员、美国马里兰大学王春生教授和美国布鲁克海文国家实验室的胡恩源教授，并受到浙大陈立新教授、范利武长聘副教授、肖学章副教授以及中国科学院化学研究所王建平研究员和马里兰大学邓涛博士（现为上海交大中英低碳研究院副教授）的大力支持。浙大为第一单位和最后通讯单位。锂电池快速充电及低温性能难点在哪里？锂电池要实现快充，意味着在整个体系中锂离子都要实现快速的迁移。目前认为，锂离子在电解液及电解液-电极界面膜中的迁移为整个过程中的速度控制步骤。而界面膜又是电解液原位生成的，与电解液的性质密切相关。综合来讲，在锂离子电池中要实现快充的突破，电解液的特性至关重要。范修林科研团队为此，范修林团队选择了从电解液这块“空白区”下手。当然这里的难度也是可想而知，要让锂离子电解液同时具备有效的电解液-电极界面膜、宽温域内高离子电导率和快速离子传输动力学，这对于此前已有研究的电解液来说都是不可能实现的。这是因为电解液的高离子电导率需要溶剂具备高锂离子溶剂化能，而生成无机的电解液-电极界面膜需要电解液溶剂具有低锂离子溶剂化能，所以目前的电解液不可能同时实现高离子电导率和阴离子衍生的电解液-电极界面膜。由此，范修林团队朝着“不可能”开展长达4年的研究。室温快充仅需十分钟，低温性能还优异面对几万种的溶剂，浙大团队首次建立了一套溶剂筛选原则，用于筛选宽温域内快速锂离子动力学的潜在溶剂，进而将23种目标材料，制作成电解液并应用于锂电池，展开实证研究。记者在实验室看到研究中的锂离子软包电池，如同一块块压缩饼干，却能展现出不同的功能效应。溶剂筛选策略。（a）溶剂化鞘体积与溶剂化能关系图；（b）溶剂化鞘体积与离子传输能垒关系图在一次次实验中，浙大科研人员提出并验证了一种“配体通道促进传输”机制，建立了离子在电解液和固态电解质中传输的统一框架，最终确定了电解液的最佳配方。电解液中离子传输行为。（a）介质传输；（b）结构传输；（c）配体通道促进传输相关测试数据表明，浙大提出的新型电解液在25℃室温下的离子电导率是商用电解液的4倍；在-70℃时高于商用电解液3个数量级以上。“在同等条件下，我们设计的锂离子电池，能够实现充电10分钟，达到八成充电量，展现出超快的离子传输行为。”快充性能优异，也意味着低温充放电性能较为优异，“在低温下我们的电池也能展现出良好的性能”。不同电解液的离子电导率。其中所筛选出的FAN电解液体系的离子电导率在整个温区（+60℃—-70℃）都远高于其他体系浙大电池，离新质生产力有多远？谈及未来应用方向，范修林研究员认为当前电池成本还比较高，可以率先在极地科考、空间探测、海底勘探等极端温度情况中应用。而随着电解液技术的不断攻关迭代，范修林研究员对新型锂离子电池装配到新能源汽车很有信心。“目前，我们团队已经与相关企业开展紧密合作。”“我们的电解液设计原则不仅对极端工况下锂电池有效，随着研究的深入，我们发现其对钠离子电池和钾离子电池也十分有效。”范修林研究员说，“这也将让科研成果聚焦国民经济主战场，更好服务‘双碳’目标，推动能源绿色低碳发展。”（文柯溢能、吴雅兰/声像制作杨萝萝部分科研图片由受访团队提供）...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422302.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422302.htm