中国科学家凭借更安全的锂离子电池荣获2023年欧洲发明家奖

中国科学家凭借更安全的锂离子电池荣获2023年欧洲发明家奖 2023 年 7 月 4 日 –欧洲专利局 (EPO) 今天宣布中国科学家吴凯及其团队荣获 2023 年欧洲发明家奖“非 EPO 国家”类别的获奖者。吴凯和他的团队从 600 多名候选人中脱颖而出团队开发了一种带有顶盖的锂离子电池，可作为降低电池安全风险的屏障。本发明有助于确保配备含有易燃电解质的锂离子（Li-ion）电池的车辆的安全。

锂离子电池成为 PFAS 污染日益增长的来源

锂离子电池成为 PFAS 污染日益增长的来源 根据发表《Nature Communications》期刊上的一项研究，锂离子电池成为 PFAS 污染日益增长的来源。PFAS（全氟烷基和多氟烷基物质）涵盖约 9000 种化合物，锂离子电池使用了名叫 bis-FASIs（bis-perfluoroalkyl sulfonimides）的物质，具有与其它 PFAS 物质相当的环境持久性和生态毒性。锂离子电池是清洁能源基础设施的重要组成部分，用于电动汽车和电子产品，未来十年其需求将呈指​​数级增长。研究人员表示，利用电动汽车等新技术减少二氧化碳排放至关重要，但不应该带来会增加 PFAS 污染的副作用。他们建议改进回收和处理技术。 via Solidot

科学家们开发出了一种用于锂离子电池的超低浓度电解质

科学家们开发出了一种用于锂离子电池的超低浓度电解质 锂离子电池（LIB）为智能手机和平板电脑提供电力，驱动电动汽车，并在发电厂储存电力。大多数锂离子电池的主要成分是锂钴氧化物（LCO）阴极、石墨阳极以及为阴极和阳极的解耦反应提供移动离子的液态电解质。这些电解质决定了电极上形成的相间层的性质，从而影响电池循环性能等特性。然而，商用电解质大多仍基于 30 多年前配制的系统：1.0 至 1.2 摩尔/升六氟磷酸锂（LiPF6）在羧酸酯（"碳酸溶剂"）中的溶液。在过去的十年中，高浓度电解质（> 3 mol/L）得到了发展，它们有利于形成坚固的无机主导相间层，从而提高了电池性能。然而，这些电解质粘度高、润湿能力差、导电性差。由于需要大量的锂盐，这些电解质的价格也非常昂贵，而这往往是影响可行性的一个关键参数。为了降低成本，超低浓度电解质（< 0.3 mol/L）的研究也已开始。这些电解质的缺点是，电池电池分解的溶剂多于少量的盐阴离子，从而导致有机物占主导地位，相间层的稳定性较差。由宁波大学（中国）和波多黎各大学里奥皮德拉斯校区（美国）的袁金良、夏岚和吴先勇领导的研究小组现已开发出一种超低浓度电解质，可能适用于锂离子电池的实际应用：LiDFOB/EC-DMC。LiDFOB（二氟草酸硼酸锂）是一种常见的添加剂，价格比LiPF6 便宜得多。EC-DMC （碳酸乙酯/碳酸二甲酯）是一种商用碳酸酯溶剂。这种电解液的含盐量低至 2 重量百分比（0.16 摩尔/升），但离子电导率却高达 4.6 mS/cm，足以使电池正常工作。此外，DFOB- 阴离子的特性还能在 LCO 和石墨电极上形成以无机物为主的坚固相间层，从而在半电池和全电池中实现出色的循环稳定性。目前使用的LiPF6会在潮湿环境中分解，释放出剧毒和腐蚀性的氟化氢气体（HF），而 LiDFOB 则对水和空气稳定。使用 LiDFOB 的 LIB 不需要严格的干燥室条件，而可以在环境条件下制造，这又是一个节约成本的特点。此外，回收问题也会大大减少，从而提高可持续性。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

水电池有望5年内取代锂离子电池 不会燃爆、可回收再利用

水电池有望5年内取代锂离子电池 不会燃爆、可回收再利用 研究团队目前已经开发出用于钟表的硬币大小的水基电池原型，以及类似于AA或AAA电池的圆柱形电池。电池通过产生从电池的正极（阴极）到负极（阳极）的电子流来储存能量。当电子向相反方向流动时，它们会消耗能量，电池中的液体是用来在两端之间来回传递电子的。在水电池中，电解液是加了一些盐的水，而不是硫酸或锂盐之类的东西。目前，这种电池的使用寿命与市场上的锂离子电池相当，能量密度约为每公斤75瓦时，约为最新款特斯拉汽车电池的30%，未来通过开发新型纳米材料作为电极还有望再次提高能量密度。此外，这种电池制作工艺简单，所用材料在自然界中含量丰富，价格低廉，毒性更低。科学家称，短期1到3年内有望替代铅酸电池，5到10年内有望取代锂离子电池。 ... PC版： 手机版：

常见的锂离子电池被发现也存在PFAS化学物污染问题

常见的锂离子电池被发现也存在PFAS化学物污染问题 根据昨天发表在《自然-通讯》杂志上的研究，这些bis-FASIs现在出现在生产设施周围的土壤、沉积物、水和雪中。研究报告的作者还在垃圾填埋场沥出的液体中发现了bis-FASIs。随着我们生活中越来越多的部分（从汽车到住宅和建筑）实现全电动化，这个问题可能会越来越严重。锂离子电池是造成化学污染的潜在媒介。如果不采取行动，随着我们生活中越来越多的部分（从汽车到住宅和建筑）实现全电动化，这个问题可能会越来越严重。"这绝对不是为了反对清洁能源或可持续能源......"领衔作者、得克萨斯州环境工程助理教授詹妮弗-格尔福（Jennifer Guelfo）说。它的真正目的是强调让我们对我们在基础设施中使用的东西进行环境风险评估。"领衔作者、德克萨斯理工大学环境工程助理教授詹妮弗-格尔福（Jennifer Guelfo）说。"这基本上是一个起点。我希望它能让人们更多地关注这些化合物以及类似化合物在清洁能源和消费电子产品中的应用，"该研究的另一位作者、杜克大学土木与环境工程系副教授 P. Lee Ferguson 补充说。2022 年 1 月至 10 月间，研究人员在明尼苏达州、肯塔基州、比利时和法国的 87 个不同地点采集了水、沉积物和土壤样本，目标地区是包括 3M 和阿科玛在内的永久性化学品制造商附近。他们发现，生产设施附近常见的bis-FASIs浓度为十亿分之一（ppb）。Guelfo说："你通常不会发现这种背景浓度。十亿分之一通常与某种形式的影响有关"。相比之下，Guelfo 认为，这比在消防泡沫泄漏的环境中发现的 PFAS 污染还要少。在这种情况下，PFAS 的含量可能是百万分之一，比 Guelfo 和她的同事通常在制造商附近发现的bis-FASIs浓度高出约一千倍。但他们记录的污染程度仍比美国环保署今年设定的饮用水中其他种类全氟辛烷磺酸的限值高出几个数量级。该机构对两种最常见的永久性化学物质规定的限值为万亿分之四。目前还没有任何联邦法规特别针对bis-FASIs，因为bis-FASIs 的使用时间不像其他类型的 PFAS 那样普遍。从不粘锅到食品包装、织物保护剂和牙线，PFAS 已被广泛应用，因此某些类型的 PFAS 很可能已进入大多数美国人的血液。科学家们仍在努力了解接触全氟辛烷磺酸会对人体产生怎样的影响，而对双全氟辛烷磺酸的具体了解就更少了。但对更常见类型的全氟辛烷磺酸进行的研究表明，大量接触这种物质会增加患某些癌症、肝损伤、高胆固醇和生殖健康问题（包括婴儿出生体重降低）的风险。新的研究表明，bis-FASIs 可能会在环境中长期存在，但有可能使用类似的方法来清理饮用水中的其他种类的永久性化学物质。研究人员说，由于全氟辛烷磺酸种类繁多，而且人们越来越担心它们作为一类化学品所带来的风险，如果我们现在就能采取措施保护健康和环境，也许就不会等到以后发现问题。3M 公司因多年来生产全氟辛烷磺酸而面临一系列诉讼，该公司已承诺在明年年底前永远淘汰这种化学品，并在之后继续清理其设施附近的污染。该公司回应称这包括不再生产双酚A。Guelfo说："我认为，我们应该采取积极主动的态度，减少PFAS在环境中的释放，而不是等到我们进行了几十年的毒理学研究后才说，嘿，也许我们应该减少饮用水中的这种物质。"此外，电动汽车、太阳能和风能对锂离子电池的需求越来越大。研究作者测试了用于笔记本电脑、智能手机、平板电脑、电动汽车等的 17 种不同电池，并在其中 11 种电池中检测到了bis-FASIs。据估计，只有约 5% 的锂离子电池被回收利用，因此他们决定在垃圾填埋场附近也寻找bis-FASIs。他们分析了实验室从北卡罗来纳州垃圾填埋场收集的现有沥滤液样本，发现浓度接近十亿分之一的范围。密歇根州立大学全氟辛烷磺酸研究中心（Michigan State University Center for PFAS Research）副主任丹尼尔-琼斯（A. Daniel Jones）在一封电子邮件中说："这是一组非常合格的研究人员进行的一项非常有趣的研究。这项工作引起了人们对一种经常被忽视的 PFAS 化学物质的关注，并表明它很容易在环境中迁移。 同样重要的是，这项研究引起了人们对锂电池整个生命周期影响的更大认识。" ... PC版： 手机版：