91精品国产成人观看,欧美成熟视频,欧美国产极品

當前位置: 電池聯盟網 > 前沿 >

Science重磅固態電池機械行為綜述儲能科學與技術

時間:2023-09-24 12:08來源:儲能科學與技術作者:綜合報道

點擊: 次

第一作者：Sergiy Kalnaus

通訊作者：Sergiy Kalnaus

通訊單位：美國橡樹嶺國家實驗室

【研究亮點】

采用鋰金屬負極的固態電池具有更高的能量密度、更長的使用壽命、更寬的工作溫度和更高的安全性。盡管大部分研究都集中在提高材料和界面的傳輸動力學和電化學穩定性上，但也存在需要研究材料力學的關鍵挑戰。在具有固-固界面的電池中，機械接觸以及固態電池運行過程中應力的產生，與保持這些界面處穩定的電荷轉移的電化學穩定性一樣重要。美國橡樹嶺國家實驗室Sergiy Kalnaus研究員等人今日在Science發表綜述文章重點關注電池循環過程產生的應力和應變以及相關的應力緩解機制。

【主要內容】

背景

與日常手機和電動汽車中使用的傳統鋰離子電池相比，固態電池（SSB）具有重要的潛在優勢，包括更高的能量密度和更快的充電速度。由于不含易燃有機溶劑，固體電解質隔膜還可以提供更長的使用壽命、更寬的工作溫度和更高的安全性。采用鋰金屬負極和層狀氧化物或轉化正極的固態鋰金屬電池有可能使當今最先進的使用液態電解質的鋰離子電池的比能量幾乎增加一倍。然而，存儲和釋放這種能量會伴隨著電極的尺寸變化：正極的晶格拉伸和扭曲以及負極的金屬鋰沉積。液態電解質可以立即適應電極的體積變化，而不會在電解質中積聚應力或失去與正極顆粒的接觸。然而，當改用SSB時，這些成分應變、它們引起的應力以及如何緩解這些應力對于電池性能至關重要。SSB中的大多數故障首先是機械故障。SSB的成功設計將與材料如何有效地管理這些電池中的應力和應變的演變密切相關。

在負極側，鋰金屬沉積在與固體電解質的界面處產生了其自身的復雜應力狀態。鋰金屬沉積不僅可以發生在電極-電解質界面處，還可以發生在固體電解質本身、其孔內或沿著晶界。這種受限的鋰沉積產生了具有高應力的區域，能夠在電解質中引發破裂。盡管SSB的大多數故障都是由力學引起的，但目前大多數研究都致力于改善電解質的離子傳輸和電化學穩定性。為了彌補這一差距，在這篇綜述中，作者提出了SSB的力學框架，并總結了該領域的領先研究，重點關注應力產生、預防和緩解的機制。

進展

推動可再生資源的發展需要開發下一代電池，其能量密度是現有電池的兩倍以上，并且可以在 5分鐘或更短的時間內充電。這引發了一場開發電解質的競賽，既可以促進5分鐘快速充電，又可以實現鋰金屬負極——這是高能量的關鍵。對鋰金屬具有高電化學穩定性的固態電解質，以及離子電導率高于任何液體電解質的硫化物固體電解質的發現，促使研究轉向SSB。盡管這些發現已經播下了SSB可以實現快速充電和能量密度加倍的愿景，但只有徹底了解電池材料的機械行為并且將多尺度力學集成到SSB的開發中，才能實現這一目標。

展望

必須解決幾個關鍵挑戰，包括（i）固態電解質表面上的鋰沉積層不均勻以及固態電解質內鋰金屬的沉積；(ii) 由于電極接觸處以及晶界處發生的電化學循環相關的體積變化，導致電池內界面接觸的損失；(iii) 使用非常薄的固態電解質和最少的非活性成分（包括粘合劑和結構支撐物）形成SSB的制造工藝。力學是連接這些問題的共同點。金屬鋰沉積到陶瓷固態電解質的表面和體積缺陷中會導致局部高應力，隨著金屬鋰進一步擴散到裂紋中，可能導致電解質破裂。在制造過程中，作為最低要求，正極-電解質堆棧應具有足夠的強度以承受施加的力。對SSB材料中機械行為的更好理解將促進固態電解質、正極、負極和電池架構以及旨在管理電池制造和運行壓力的電池組的開發。

圖1 | 鋰金屬固態電池和相應的力學（黑色背景）和傳輸（白色背景）現象的示意圖。

圖2 | 鋰金屬的長度尺度和速率相關力學。

圖3 | 通過非晶態材料的致密化和剪切流觸發塑性，并通過在晶體陶瓷中引入位錯來增韌，從而避免斷裂。

圖4 | LiPON中的變形恢復，導致循環加載納米壓痕時出現類似磁滯的行為。

圖5 | 復合固態正極的疲勞損傷。

圖6 | 鋰通過固態電解質的傳播示意圖。

【文獻信息】

Sergiy Kalnaus, et al. Solid-state batteries: The critical role of mechanics. Science. 381, 1300 (2023).

(責任編輯：子蕊)

文章標簽：電池固態電池

作者：綜合報道，如若轉載，請注明出處：http://www.m.69gh.com/qianyan//2023092442840.html

看完這篇還不夠？如果你也也是同行業需要發布您的新聞報道，請戳這里告訴我們！

免責聲明：本文僅代表作者個人觀點，與中國電池聯盟無關。其原創性以及文中陳述文字和內容未經本網證實，對本文以及其中全部或者部分內容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾，請讀者僅作參考，并請自行核實相關內容。
凡本網注明 “來源：XXX（非中國電池聯盟）”的作品，均轉載自其它媒體，轉載目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。
如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的，請在一周內進行，以便我們及時處理。
QQ：503204601
郵箱：cbcu@m.69gh.com

猜你喜歡

硅基全固態電池的機遇與挑戰硅基全固態電池（ASSBs）因其低成本、高能量密度和可靠的安全性而被認為是鋰基全固態電池最有前途的替代品。 2023-07-05 11:11	大阪都立大學取得重大突破加速固態電池的采用據外媒報道，大阪都立大學（Osaka Metropolitan University）的科學家們實現了Li3PS4（全固態電池的關鍵材料）高溫相的前所未有的穩定性，從而即使在室溫下也能實現卓越的離子電導率，從而進一步推動全固態電池的實現以及該技術在電動汽車等應用的普及。 2023-06-27 10:12
讓ModelY續航達965公里，ProLogium展示新LLCB固態電池梅賽德斯-奔馳合作伙伴ProLogium在推出首款100%采用氧化硅陽極的固態電池之后，在近日召開的EES博覽會上，再次展示名為LLCB的全新固態電池結構，可提供更高的能量密度。 2023-06-18 10:04	科學家開發出提高固態電池性能新工藝美國橡樹嶺國家實驗室日前宣布，他們開發出一種加工工藝，可改善固態電池電解質的微觀結構，大幅提升其性能，有助于研制出實用化的固態電池。相關研究成果發表于美國化學學會《能源通訊》。 2023-06-11 10:58
中國學者發現金屬鋰的失效機理，為研發高密度的固態鋰電池鋪路 20 世紀 90 年代，自鋰離子電池被成功商業化以后，這項電化學儲能技術陸續改變著現代生活的方方面面。從最初被廣泛用于手持式電子設備如手機、筆記本電腦和數碼相機等，到隨著鋰離子電池技術的不斷進步，其已被廣泛用于電動汽車、能源儲存系統和航空航天等 2023-05-31 10:13	杜克大學發現新的電解質材料助力開發固態電池該團隊研究一種由銀、錫和硒（Ag8SnSe6）制成的富有前景的候選材料。 2023-05-29 08:52
助力全固態鋰電池研發，中科大團隊固態電解質新發現近日，中國科學技術大學姚宏斌教授表示，經過3年多科研攻關，其所在團隊與合作者設計開發出一種全固態鋰電池所需的電解質新家族，能實現鋰離子的快速傳導同時做到固態鋰金屬電池的穩定循環。相關研究成果已發表在國際權威學術期刊《自然》(Nature)上。 2023-04-27 11:33	具有Fe價梯度的自氟化界面助力無枝晶固態鈉金屬電池導讀：近年來，為了響應綠色可持續發展的戰略要求，化石燃料向可再生能源過渡的速度不斷加快。為了滿足日益增長的高效儲能需求，可充電電池面臨著巨大的挑戰。鋰離子電池（LIBs）由于有限的鋰儲量和高昂的原材料成本，在大規模電網儲存和電動汽車領域的長期適 2023-04-21 09:24
新型“智能層”可以提高固態電池的耐用性和效率該團隊在固態電解質和鋰金屬負極之間創建了一個特殊的層，防止不必要的電子進入電解質并引起相關問題，同時也可以延長電池壽命。 2023-04-09 09:51	我國研制出首個室溫超快氫負離子導體，首次實現室溫全固態氫負離子電池的放電據科技日報，近日，中科院大連化學物理研究所陳萍研究員、曹湖軍副研究員團隊提出了一種全新的材料設計研發策略，通過機械化學方法，在稀土氫化物——氫化鑭晶格中故意制造大量的缺陷和納米微晶，研發出首個室溫環境下超快氫負離子導體。 2023-04-07 09:01

專題

更多

【早鳥優惠報名倒計時2天！】第五屆全國先進電池失效分析與測試

【天目湖先進負極材料創新論壇】比亞迪/捷威/比克/萬向/珈鈉/貝

相關新聞

硅基全固態電池的機遇與挑戰

硅基全固態電池（ASSBs）因其低成本、高能量密度和可靠的安全性而被認為是鋰基全固態電池最有前途的替代品。

2023-07-05 11:11
大阪都立大學取得重大突破加速固態電池的采用

據外媒報道，大阪都立大學（Osaka Metropolitan University）的科學家們實現了Li3PS4（全固態電池的關鍵材料）高溫相的前所未有的穩定性，從而即使在室溫下也能實現卓越的離子電導率，從而進一步推動全固態電池的實現以及該技術在電動汽車等應用的普及。

2023-06-27 10:12
讓ModelY續航達965公里，ProLogium展示新LLCB固態電池

梅賽德斯-奔馳合作伙伴ProLogium在推出首款100%采用氧化硅陽極的固態電池之后，在近日召開的EES博覽會上，再次展示名為LLCB的全新固態電池結構，可提供更高的能量密度。

2023-06-18 10:04
科學家開發出提高固態電池性能新工藝

美國橡樹嶺國家實驗室日前宣布，他們開發出一種加工工藝，可改善固態電池電解質的微觀結構，大幅提升其性能，有助于研制出實用化的固態電池。相關研究成果發表于美國化學學會《能源通訊》。

2023-06-11 10:58
中國學者發現金屬鋰的失效機理，為研發高密度的固態鋰電池鋪路

20 世紀 90 年代，自鋰離子電池被成功商業化以后，這項電化學儲能技術陸續改變著現代生活的方方面面。從最初被廣泛用于手持式電子設備如手機、筆記本電腦和數碼相機等，到隨著鋰離子電池技術的不斷進步，其已被廣泛用于電動汽車、能源儲存系統和航空航天等

2023-05-31 10:13
杜克大學發現新的電解質材料助力開發固態電池

該團隊研究一種由銀、錫和硒（Ag8SnSe6）制成的富有前景的候選材料。

2023-05-29 08:52
助力全固態鋰電池研發，中科大團隊固態電解質新發現

近日，中國科學技術大學姚宏斌教授表示，經過3年多科研攻關，其所在團隊與合作者設計開發出一種全固態鋰電池所需的電解質新家族，能實現鋰離子的快速傳導同時做到固態鋰金屬電池的穩定循環。相關研究成果已發表在國際權威學術期刊《自然》(Nature)上。

2023-04-27 11:33
具有Fe價梯度的自氟化界面助力無枝晶固態鈉金屬電池

導讀：近年來，為了響應綠色可持續發展的戰略要求，化石燃料向可再生能源過渡的速度不斷加快。為了滿足日益增長的高效儲能需求，可充電電池面臨著巨大的挑戰。鋰離子電池（LIBs）由于有限的鋰儲量和高昂的原材料成本，在大規模電網儲存和電動汽車領域的長期適

2023-04-21 09:24

本月熱點

總投資186億元！這一鋰電新材料項目湖北開工

9月22日上午，湖北省宜昌市2023年三季度重大項目開工暨盛虹集團湖北海格斯鋰電新材料項目開工活動在宜都市舉行。本次集中開工活動共有222個重大項目計劃總投資1753.6億元，其中總投資186億元的湖北海格斯鋰電新材料項目是迄今為止宜都引進的單體投資規模最大

2023-09-25 08:15
弗迪電池牽手LG，打造面向歐美市場的超強競爭力產品

10月7日，弗迪電池通過官方公眾號宣布，2023年9月4日，LG與弗迪電池有限公司在韓國首爾簽署“戰略合作備忘錄”。

2023-10-08 17:32
為寶馬MINI供貨、IPO第二輪審核中······蜂巢能源媒體日說了啥

產能過剩問題日益嚴重，鋰電市場變化莫測，隨著鋰電池供給的增長，需求是否匹配供給存在變數。

2023-09-26 17:43
鋰電池pack工藝培訓通知

鋰電池pack工藝培訓 -報名表

2023-10-07 17:47
百億元項目頻現，如何提升產能利用率？

隨著電動汽車、動力電池市場競爭的日趨激烈，鋰電企業紛紛擴產以希望占領先機，其中不乏超百億項目。與此同時，我們也不能忽略行業產能過剩的問題。百億項目頻現電池聯盟注意到，9月以來，已有多個投資超過百億的電池項目開工、簽約。 9月26日，鵬輝能源舉

2023-09-27 17:47
960億元！寧德時代、億緯鋰能、蜂巢能源瓜分寶馬電池大單

日前,上海寶冶集團有限公司承建的安徽派能科技10Gwh鋰電池研發制造基地一期項目隆重舉行投產儀式,項目投產后將填補合肥儲能電池領域的空白,對進一步壯大肥西三大戰新產業集群具有極為深遠的意義。

2023-10-13 17:47
超過30GWh！新項目不斷、上車加速，鈉離子電池賽道升溫

由于具備資源豐富、成本低、安全等優勢，鈉離子電池受到市場關注，吸引了多家企業布局。有機構預測，2025年/2030年鈉電池市場規模分別達到91GWh和1132GWh，未來8年鈉電池市場規模將保持高速增長。

2023-10-08 08:25
工信部：7-8月全國鋰電池總產量超過180GWh

10月9日，據工信部數據顯示，2023年7-8月，我國鋰離子電池產業延續增長態勢。根據鋰電池行業規范公告企業信息和行業協會測算，7-8月全國鋰電池總產量超過180GWh，同比增長23%。

2023-10-09 17:31

歡迎投稿

聯系人：王女士
Email：cbcu#m.69gh.com
發送郵件時用@替換#
電話：010-56284224

在線投稿

Science重磅固態電池機械行為綜述 儲能科學與技術

Science重磅固態電池機械行為綜述儲能科學與技術