容量增加300%：新的电池技术可以大大降低储能成本

容量增加300%：新的电池技术可以大大降低储能成本尽管钠硫（Na-S）电池已经存在了半个多世纪，但它们一直是一种劣质的替代品，其广泛使用受到了低能量容量和短寿命周期的限制。利用简单的热解过程和碳基电极来改善硫的反应性以及硫和钠之间反应的可逆性，研究人员的电池已经摆脱了它以前迟缓的声誉，在室温下表现出超高的容量和超长的寿命。研究人员说，Na-S电池也是一种能量密度更大、毒性更小的锂离子电池替代品，后者虽然广泛用于电子设备和能源储存，但制造和回收成本高昂。Zhao博士的Na-S电池是专门为大型可再生能源存储系统（如电网）提供高性能解决方案而设计的，同时大大降低了运营成本。根据清洁能源委员会的数据，2021年，澳大利亚32.5%的电力来自清洁能源，该行业正在加速发展。家庭储能也在增长。根据最近的一份报告，在2021年安装了创纪录的33000个电池。"我们的钠电池有可能大大降低成本，同时提供四倍的存储容量。这是可再生能源发展的一个重大突破，虽然从长远来看，它降低了成本，但却有几个财务障碍。""当太阳不在，微风不在的时候，我们需要高质量的存储解决方案，不需要花费地球的成本，并且在地方或区域层面上容易获得。我们希望，通过提供一种降低成本的技术，我们可以更快达到清洁能源的水平。这可能不言而喻，但我们越快实现去碳化--我们就越有机会遏制变暖。利用像钠这样的丰富资源（可以从海水中加工）制造的存储解决方案，也有可能更广泛地保证更大的能源安全，并允许更多的国家加入到向去碳化的转变中。"实验室规模的电池（阴离子电池）已经在悉尼大学的化学工程设施中成功制造和测试。研究人员现在计划改进最近制造的Ah级小袋电池并将其商业化。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339763.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339763.htm

中国领先后锂离子电池时代竞争 占全球专利半壁江山

中国领先后锂离子电池时代竞争占全球专利半壁江山钠离子电池可能是后锂离子电池时代争夺最激烈的一项技术。日媒对它的专利分析也显示，中国在这项技术上保持对日本和美国的领先地位。中国公司有望在今年开始量产钠离子电池。尽管日本和美国也在急忙开发廉价替代品来取代资源受限的电池，以实现脱碳，但进展落后于中国。日本三井物产战略研究所使用美国知识产权信息服务商LexisNexis的专利分析工具，对后锂离子电池时代的替代技术进行了分析。结果显示，截至去年12月，这些替代技术的有效专利数量为9862件，在过去十年增长了十一倍。如果把这些拥有有效专利的企业和科研院所按照国家排名，中国以5486件专利居首位，占专利总量的50%以上。日本在2015年之前一直排名第一，现在以1192件专利位居第二，随后是美国的719件，韩国的595件，法国的128件。按机构对专利数量排名，中国也占据领先。分析显示，中国有7家机构进入前10名，包括中国科学院和宁德时代。三井研究所不仅评估了专利数量，还评估了将“质量”考虑在内的综合指数。LexisNexis的指数根据其他专利的引用次数等因素对这些电池专利进行了打分。结果，中国以4930分排名第一，美国以2630分位居第二。在2017年之前一直位居榜首的日本以2260分排名第三。钠离子电池日媒指出，中国在钠离子电池专利领域尤其强大，该电池预计将在未来的电子产品中取代今天的锂离子电池。钠是一种丰富的资源，可以减少锂等稀缺工业材料的使用。尽管它们的容量将低于锂离子电池，但成本将降低60%至70%。宁德时代是全球最大的汽车电池制造商，该公司已宣布计划在2023年量产和供应电动汽车所用的钠离子电池。其他公司也急于将这项技术商业化。在钠离子电池相关专利方面，中国的整体指数在过去10年里增长了108倍，是美国和日本的两到三倍。中国在锌离子电池方面也排名第一，这是另一种下一代电池组，预计非常安全。此前，日本在开发当今主流锂离子电池的竞赛中一直处于世界领先地位。根据欧洲专利局和国际能源署2020年编制的一份报告，2014年至2018年，40%的锂离子电池相关专利源自日本。在电动汽车使用的所有电池中，日本占据了大部分专利。当前电池中使用的锂和钴主要产自南美和非洲。由于电动汽车的需求增加，锂和钴的价格暴涨。在中国，随着电动汽车和可再生能源正在迅速被采用，以钠等丰富资源生产的电池的开发正在加速。同时，中国政府正在推动下一代电池的开发，以扩大可再生能源和电动汽车的使用。能源领域科技创新“十四五”规划呼吁重点研究钠离子电池，这一技术发展预计有助于减少电网需求的调峰，并促进可再生能源的使用。虽然日本和美国在总体专利数量上落后，但仍有优势。日本在氟离子电池相关专利的综合评估中排名第一，美国在镁离子电池方面排名第一。氟离子电池的容量可能是锂离子电池的10倍。日本政府正在支持工业界和学术界的研究项目，包括丰田、日产和京都大学正在开展的项目。一些人认为，下一代电池的商业化将在21世纪30年代到来。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1352843.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1352843.htm

英国能源行业组织20日发布的报告显示，2023年中国新增可再生能源容量超过全球其他地区新增容量的总和。这份由英国能源协会、毕马威

英国能源行业组织20日发布的报告显示，2023年中国新增可再生能源容量超过全球其他地区新增容量的总和。这份由英国能源协会、毕马威会计师事务所和科尔尼公司共同撰写的报告指出，2023年全球近50%的电网级电池储能系统安装在中国。此外，中国在2023年贡献了全球约四分之一的太阳能新增容量，以及近66%的新增风能容量。中国的风能总装机容量相当于北美和欧洲的总和。毕马威能源与自然资源相关负责人在报告中表示，2023年全球可再生能源容量创历史新高，而中国新增可再生能源容量超过全球其他地区新增容量的总和。（新华社）

科学家发现新型锂离子导体 可用于强化电动汽车电池

科学家发现新型锂离子导体可用于强化电动汽车电池利物浦大学的一个团队开发出了一种新型固态锂离子导体，可以取代电池中的液态电解质，从而提高安全性和效率。图片表示锂离子（蓝色）在结构上移动。资料来源：利物浦大学这种新材料由无毒的地球富集元素组成，具有足够高的锂离子传导性，可以取代目前锂离子电池技术中的液态电解质，提高安全性和能量容量。该大学的跨学科研究团队采用变革性科学方法来设计这种材料，他们在实验室中合成了这种材料，确定了它的结构（原子在空间中的排列），并在电池中进行了演示。这种新材料是极少数能达到足以取代液态电解质的高锂离子电导率的固体材料之一，并且由于其结构而能以一种新的方式工作。这一发现是通过合作计算和实验工作流程实现的，该流程利用人工智能和基于物理学的计算来支持大学化学专家的决策。这种新材料为化学优化提供了一个平台，以进一步提高材料本身的性能，并根据研究提供的新认识来确定其他材料。利物浦大学化学系马特-罗森斯基（MattRosseinsky）教授说："这项研究展示了一种新型功能材料的设计和发现。这种材料的结构改变了人们以往对高性能固态电解质的理解。具体来说，具有多种不同移动离子环境的固体可以表现出很好的性能，而不仅仅是离子环境范围很窄的少数固体。这极大地开拓了进一步发现的化学空间。"最近的报道和媒体报道预示着人工智能工具已被用于寻找潜在的新材料。在这种情况下，人工智能工具是独立工作的，因此很可能会以各种方式重现它们接受过的训练，生成的材料可能与已知材料非常相似。"这篇发现研究论文表明，人工智能和由专家调配的计算机可以解决现实世界材料发现的复杂问题，在这个问题上，我们寻求的是成分和结构上有意义的差异，其对性能的影响要根据理解来评估，我们的颠覆性设计方法为发现这些以及其他依赖离子在固体中快速运动的高性能材料提供了一条新的途径"。这项研究由利物浦大学化学系、材料创新工厂、利弗胡尔姆功能材料设计研究中心、史蒂芬森可再生能源研究所、阿尔伯特-克鲁中心和工程学院的研究人员共同努力完成。并得到了工程与物理科学研究理事会（EPSRC）、勒弗胡尔姆信托基金会（LeverhulmeTrust）和法拉第研究所（FaradayInstitution）的资助。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1420615.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1420615.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

科学家开发出无钴低成本电池生产技术

科学家开发出无钴低成本电池生产技术锂陶瓷可作为固体电解质，用于功率更大、成本效益更高的新一代可充电锂离子电池。目前的挑战是找到一种无需高温烧结的生产方法。在最近发表在《AngewandteChemie》杂志上的一篇论文中，一个研究小组介绍了一种无烧结方法，用于高效、低温合成导电结晶形式的此类陶瓷。有两个因素主导着电动汽车电池的发展：一是功率，功率决定了汽车的续航里程；二是成本，成本是与内燃机竞争的关键。美国能源部旨在加快从汽油车向电动车的过渡，并制定了到2030年降低生产成本和提高电池能量密度的宏伟目标。传统的锂离子电池无法实现这些目标。要制造出体积更小、重量更轻、功率更大且更安全的电池，一种极具前景的方法是使用固态电池，其阳极由金属锂而非石墨制成。传统的锂离子电池采用液态有机电解质，并用聚合物薄膜分隔阳极和阴极，而固态电池的所有组件都是固体。薄陶瓷层同时充当固体电解质和隔膜。它能有效防止锂枝晶生长和热失控造成的危险短路。此外，陶瓷电解质不含易燃液体。适用于高能量密度电池的陶瓷电解质/分离器是石榴石型锂氧化物Li7La3Zr2O12-d（LLZO）。这种材料必须与阴极一起在1050°C以上的温度下烧结，才能将LLZO转变为快速导锂的立方晶相，使其充分致密，并与电极牢固结合。然而，超过600°C的温度会破坏可持续的低钴或无钴正极材料的稳定性，同时也会增加生产成本和能耗。我们需要更经济、更可持续的新生产方法。由美国麻省理工学院（剑桥）和德国慕尼黑工业大学的珍妮弗-鲁普（JenniferL.M.Rupp）领导的团队现已开发出这样一种新的合成工艺。他们的新工艺不是基于陶瓷前体化合物，而是基于液态前体化合物，通过连续分解合成法直接致密形成LLZO。为了优化这条合成路线的条件，Rupp和她的团队使用多种方法（拉曼光谱、动态差示扫描量热仪）分析了LLZO从无定形到所需晶体（cLLZO）的多步相变，并绘制了一张时间-温度-转变图。根据他们对结晶过程的深入了解，他们开发出了一种方法，在相对较低的500°C温度下退火10小时后，cLLZO就会变成致密的固态薄膜--无需烧结。在未来的电池设计中，这种方法可以将固体LLZO电解质与可持续阴极相结合，从而避免使用钴等对社会经济至关重要的元素。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1392297.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1392297.htm