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钠离子电池投稿期刊

发布时间:2024-07-03 09:44:58

钠离子电池投稿期刊

导读: 据外媒消息,锂硫电池是一种二次电池,也就是可充电电池。和现在广泛使用钴、镍和其他高价稀土元素(如正极材料)的锂离子电池不同,锂硫电池使用硫这一最丰富的元素,锂的低原子量和硫中等的原子量意味着锂硫电池相对较轻(大约是水的密度),这使得他的能量密度可以轻松达到550Wh/kg。

一般来说,锂离子电池的能量密度可以达到150-260Wh/kg。而最近刷屏的福建猛狮花两年时间研发的圆柱18650-3800mAh可以达到290Wh/kg。锂硫电池可以达到锂离子电池的两倍。

锂硫电池因为不用贵重金属,其制造成本更低,被认为是取代锂离子电池的有希望的候选者。

但是, 当锂在充电或放电过程中与硫接触时,就会产生所谓的“多硫化锂”作为中间产物。多硫化锂在用于锂硫电池的常用电解质中具有很高的溶解性,发生穿梭现象,从而导致正极材料在反复充电或放电后损失。多硫化物穿梭被认为是阻碍锂硫电池商业化的最大障碍,因为这个问题与电池的寿命和安全性退化直接相关。

在2017年位于英国牛津郡的OXIS Energy向公众展示了具有高达 1,500 次充电和放电循环的锂硫电池。但到现在为止,还没有一个是商业可用的报道。

公众号 “康桥电池能源CamCellLab”的消息,近日,韩国电子技术研究院 (Korea Electrotechnology Research Institute,KERI) 为了解决上述难题,采用活性炭和磷。活性炭纤维由于其高吸收性能广泛用于多种类型的过滤器和漂白剂。研究小组将活性炭作为涂层材料涂覆在隔膜上,用来捕获在充电或放电循环时产生的多硫化锂。

此外, 研究人员在碳材料中使用了高吸收性磷进行化学捕获。这种双重捕获方法有助于避免由于多硫化锂的穿梭效应而导致锂硫电池的性能下降。该团队在硫阴极上使用高强度、高导电性和柔韧性的碳纳米管材料来代替现有的集流体(以增加能量密度)。而这些都是在确保耐久性和弯曲性的条件下进行的。

通过这种工艺开发,韩国电子技术研究院的锂硫电池具有400 Wh/kg的能量密度。最引人注目的是这种锂硫电池的产业化机会很高,因为它结合了高能量密度、性能安全(寿命)、灵活性(持续时间)以及轻质和低成本等现有优势。

在需要轻量化、长续航的领域,锂硫电池的优势很突出,预计将广泛应用于航天、飞行 汽车 、无人机等。

作为对其出色工作的认可,世界知名科学期刊small将这一研究成果进行了封面报道。知名科学期刊small在2005年创立,一开始是月刊,在2009年改为双周刊,2015年改为周刊。他涵盖先进材料包括先进功能材料和先进工程材料等的最新研究。2020年该期刊的影响因子为13.28。

领导这一研究成果的韩国电子技术研究院朴俊宇(Jun-Woo Park) 博士对这一成果被认可非常满意,他说道:“像韩国这样的对稀土元素和其他资源稀缺国家而言,锂硫电池是一项重要技术,因为他使用丰富且廉价的硫和碳材料。

我们计划 将这一研究成果与韩国电子技术研究院开发并拥有的“大规模合成固体电解质”技术相结合,以确保下一代固态锂硫电池的原始技术。”

公众号 “康桥电池能源CamCellLab”认为,锂硫电池的产业化进程是夹在一些先进电池中间的。例如采用硅碳的锂离子电池和钠离子电池,他们的产业化进度明显很快。而下一代电池的明珠固态电池面临的问题更多,产业化进程还需要5-10年时间。

而锂硫电池夹在这些之中。固态电池的一种路线是采用硫化物作为固态电解质,他也和锂硫电池有循环问题。正如朴俊宇博士所说,把固态电解质和锂硫电池技术相结合,会对现有锂离子电池独霸市场的局面有最大的冲击。

在国外的特斯拉安全事故频发,国内的电动车市场百花齐放的环境下,5月21日,国内电动车电池企业第一梯队,宁德时代忽然宣布,将于7月前后发布钠电池,据称可以解决纯电动车的所有传统缺陷。

新闻一经发布,旋即引发讨论浪潮, 什么是钠电池?

自从40年前,锂电池被约翰 古迪纳夫发明以来,它的地位就变得越来越重要,它是智能手机与电动 汽车 的标配,国内也涌现了很多与锂相关的明星企业,比如做锂电池的宁德时代,提供锂矿资源的赣锋锂业等等。

但是,在企业盛宴之下,暗藏着危机,锂资源在地球上十分稀少,而且还在不断涨价。

最近的数据显示,碳酸锂现货均价89000元/吨左右,较年初上涨约67%,氢氧化锂现货均价为89500元/吨左右,较年初上涨达80%,相关方解释说,涨价原因主要是由于电动 汽车 和储能电池,这两大块市场都在迅猛增长。

而且,中国本土并没有大规模锂矿,全球70%左右锂资源集中在南美洲,我国80%的锂资源依靠进口。在未来,锂资源也面临着像石油资源一样枯竭、开采难、被卡脖子的危险。

提取锂的工艺也比较复杂,从盐湖里提取锂,需要用到萃取、电渗析膜分离等技术,工艺繁琐而且成本很高,科学家们一直想要改变这一缺点。

但从1980年出现钴酸锂电池技术,到1982年出现锰酸锂技术,到1991年索尼推出第一款商用锂电池,再到1997年提出磷酸铁锂技术之后至今,20年的时间过去了,再没有新的锂电技术出现。

锂电池使用寿命与能量密度的提高,正在变得越来越困难,所以寻找新的替代技术有了天然的需求。

有的,它就是本期主角钠离子电池,钠是地球上仅次于锂的第二轻的金属元素,从元素周期表中来看,钠与锂属于同一族元素,它们的化学性质相似。

因此理论上,把钠像锂一样加工后,用来做电池的难度较小,但是,钠的原子半径比锂要大很多,钠原子比锂原子要多8个电子,长得很胖,一旦长胖,就会有很多麻烦。

比如它不能像锂那样嵌入到石墨中,身材的“胖”,让它比锂要重很多,使得同一单位质量的电池,储能就要比锂少,钠也有一个决定性的优点便宜。

我们吃的食盐里就有大量的钠,海水中也有非常多的钠,提取钠的成本比锂少多了,在市场上,作为锂电池原料的碳酸锂价格,每吨需要几万元,而作为钠离子电池原料的氯化钠的价格,每吨只要几千元。

这对于产业化来说是一个非常核心的优势,除开产业界最关心的成本,在钠离子电池相关研究方面,我国还是一个领跑者。

我们概念中的电池,分为 正极材料、负极材料、电解液 三个基本的组成部分。

而这些对钠电池来说都没有原则性的困难,它的原理和锂电池差不多,利用的是钠离子在正负极之间的嵌脱,在钠电池充电的时候,钠离子被通电了,就从正极跑出去,经过电解质嵌入负极,同时电子补偿电荷,经外电路供给到负极,保证正负极电荷平衡,放电时则相反,钠离子从负极逃出去,又跑回正极去了。

之前的研究重点,就集中在正负极的材料上,以钠离子电池的负极材料为例,可以做负极的材料有很多种,这方面一度是新电池技术最头疼的问题。

直到科学家们像碳芯电池一样,采用碳作为驱动介质,这一创举使得钠离子电池的能效,直接跃升到了锂离子电池的7倍。

此外,钠离子的液态记忆这项难题,也被我国科学家攻克,在卧虎藏龙的中科院物理所,胡勇胜研究员带着他的团队,开发出了当时最先进的低成本铜基正极材料,煤基碳负极材料和低盐浓度电解液。

其核心专利使得整个世界眼前一亮,征服了欧盟、美国乃至最严苛的日本,也有相关资料宣称,钠离子电池寿命超过10年,而锂离子电池的寿命只有3到4年。

另外,钠离子电池虽然沉,但反而更安全了,它很沉,意味着每克存储的能量更少,换言之,万一发生了爆炸,造成的杀伤比锂电池更小,很适合用在一些安全要求高的领域。

我国的专家还指出,由于钠离子电池和锂离子电池,在原理上并没有明显的差异,把锂离子电池的生产线设备和人员沿用下来,小规模改装一下,就能用于生产钠电池,这对于厂家也是件好事。

而钠电池的速度可谓超乎想象,仅用十分钟,剩余电量就能从20%飙到90%,不能漏夸的一点是,在使用钠电池的新能源 汽车 上,“暖气耗电50%”,“两个充电桩即可续航百公里”,等冬季里程缩水问题完全不会出现。

因为钠电池由于其优越的电解液稳定性,零下四十度依旧可以正常工作,即使是东北漠河老铁,也无需担心电动车忽然罢工。

最后,锂电池还有一个“杀手”,令无数开发人员闻之色变的过度放电,一旦锂电池过度放电,负极的碳极片结构就会变成危房,乃至出现坍塌,坍塌之后,无“家”可归的锂离子,就无法插入到负极。

而钠电池却允许彻底放电到0伏,对于需要储能的场景,简直是打瞌睡遇上枕头。

所以说,尽管有能量密度偏低这块短板,钠电池的价值仍然值得期待,而决定了它未来潜力的最重要原因,正是之前提了一嘴的 便宜 。

新能源 汽车 的一大卖点就是新

但实际上,主流锂电池所需要的锂,在地壳中含量仅为仅为0.0065%,就算这点锂元素全部被集中起来,没有一丝一毫浪费的全部生产电动车电池,也只够生产15亿个。

在能源争夺和分配中,大部分集中在南美洲的锂,显然不够“公平”,别的不说,光是玻利维亚几次摩擦,碳酸锂价格就成了过山车,而我国国内的锂提取技术,目前也没有规模化,80%的锂得靠澳大利亚提供,把定价权交给别人,总归没有握在自己手中安心。

而钠则完全可以打消这些顾虑,我们用数据说话,钠资源在地壳中元素储量约为2.64%,是锂元素的四百多倍,吃一碗倒一碗都绰绰有余。

当然,我们不提倡浪费,至于钠元素怎么买,那都不在我国考虑范围内,因为光是已经探明的钠盐储量,就有足足1.4万亿吨,当今世界的金属钠产能,也正在向我国转移。

爱开玩笑的观众可能会问,你是不是自己买了钠电池股票?

其实,不仅仅是电池老大宁德时代,深圳的华创电新,辽宁的星空钠电等多家企业,早就放出过要做钠电池的风声,说它会一举改弦更张,取代锂电池在新能源 汽车 界的地位,肯定还是夸张了。

但如果把它作为技术储备和补充,那是相当的可圈可点,而且,市面上也不仅仅是 汽车 。比如说,走性价比路线的磷酸铁锂电池,它的地位就岌岌可危了。

因为钠电池在充电速度上碾压全场,低温和安全方面也是大出风头,什么用户最在意这几点?

开“买菜车”的朋友

想想看,冬季的清晨,仅需几分钟充电,就能在菜市场成为速度最快的那位大侠,叫人如何不心动?

2017年,依旧是前文提到的胡勇胜研究员和他的团队,率先建成百吨级正、负极材料中试线,研制出能量密度为150 Wh/kg,循环寿命达3000周的钠离子电池,在他的实验室里,走出了全球首辆钠离子电池低速电动车,首座100kWh钠离子电池储能电站,且适合应用于可再生能源接入电网,及分布式储能等大规模储能领域。

这种大BOSS级别的研究,已是相当震撼人心!

令所有人都没想到的是,在中国制造方面没有最强,只有更强!

2018年12月,南京理工大学夏晖教授与团队合作,首创结构设计和调控方法,并在锰基正极材料研究方面取得重要进展,消息一出,学术界鼎鼎大名的nature communications,主动抛来橄榄枝。

我还是用一组数据来说明夏晖教授成果的含金量,这种正极材料制成的电极比容量,达到211.9毫安时每克,是市面上流通的锂电池正极材料的1.5倍,在充放电过程中,这种正极材料结构稳定无相变,体积变化仅为2%,循环充放电1000次后,比容量保持率高达94.6%,比电池行业公认标准80%的比容量保持率,足足高出14.6%,是当之无愧的领跑世界!

由此,一项项的科研成果,让几大券商的分析师也和我得出了相同的结论,几乎克服了纯电动车所有传统缺陷的, 钠离子电池,前途无量!

锂离子电池投稿期刊

成果简介

高容量硅 (Si) 被公认为高性能锂离子电池 (LIB) 的潜在负极材料。但是,放电/充电过程中的大体积膨胀阻碍了其面积容量。 本文,上海交通大学微纳米科学技术研究院张亚非教授课题组在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊 发表名为“Binder-Free, Flexible, and Self-Standing Non-Woven Fabric Anodes Based on Graphene/Si Hybrid Fibers for High-Performance Li-Ion Batteries”的论文, 研究设计了一个柔性石墨烯纤维织物(GFF)为基础的三维导电网络,形成无粘合剂且自支撑的高性能锂离子电池的硅负极。

Si 颗粒被牢固地包裹在石墨烯纤维。起皱引起的大量空隙石墨烯在纤维中能够有效地适应锂化/脱锂过程中硅的体积变化。GFF/Si-37.5% 电极在 100 次循环后在0.4 mA cm –2的电流密度下表现出优异的循环性能,比容量为 920 mA hg –1。此外,GFF/Si-29.1% 电极在 400 次循环后在0.4 mA cm –2的电流密度下表现出 580 mA hg –1的优异可逆容量。GFF/Si-29.1% 电极的容量保持率高达 96.5%。更重要的是,质量负载为 13.75 mg cm –2的 GFF/Si-37.5% 电极实现了 14.3 mA h cm –2的高面积容量,其性能优于报道的自支撑 Si 阳极。这项工作为实现用于高能 LIB 的无粘合剂、柔性和自立式 Si 阳极提供了机会。

图文导读

图 1. (a) 自立式 GFF/Si - X电极制造过程示意图。(b)醋酸溶剂中的 GOF/Si、(c)GOFF/Si 和(d)GFF/Si- X 的数码照片,揭示了其柔韧性。(e) GFF/Si-37.5% 电极冲压成面积为 1.12 cm 2 的小圆盘。

图 2. (a) GFF/Si-37.5% 低倍率的 SEM 图像和 (b) 部分放大的 SEM 图像,揭示了两个独立的纤维在两者相遇的点合并为一个。(c,d) GFF/Si-37.5% 表面和横截面的 SEM 图像。

图 3. GFF/Si- X电极在 0.4 mA cm –2电流密度下的电化学特性;所有比容量均以自立式电极的总质量为基础计算。(a) 第一次循环充电/放电电压曲线。(b) ICE 的比较分析。(c) 循环性能比较。(d) GFF/Si-37.5% 电极在 0.2 mV s –1扫描速率下的CV 测量值。(e) GFF/Si-37.5% 的倍率性能。(f) 具有不同阳极重量的 GFF/Si-37.5% 电极的面积容量

图 4. GFF/Si-HI、GFF/Si-37.5% 和 GFF/Si-800 C 电极的循环性能比较

图 5. GFF/Si-HI、GFF/Si-37.5% 和 GFF/Si-800 C 的成分分析:(a) XRD 图,(b) 拉曼光谱,(c) GFF/Si-的 TGA 曲线N 2气氛中的HI ,和 (d) FT-IR 光谱。

图 6. (a,b) GFF/Si-37.5% 电极在循环前后的拉曼光谱和 XRD 图案。GFF/Si-37.5% 电极在 100 次放电/充电循环后的形态研究:(c,d) 锂化/脱锂后低倍和高倍率的 SEM 图像;插图是循环后 GFF/Si-37.5% 电极的数码照片;(e,f) TEM 和 HRTEM 图像;插图是低倍放大的 SAED 图像;(g) 元素映射。

小结

在这项研究中,基于 GFF 的 3D 导电网络被设计用于无粘合剂和自立式 Si 阳极。GFF 结构在放电/充电循环期间成功地抑制了 Si 的体积膨胀。提出了一种新策略,用于制造用于高性能 LIB 的无粘合剂、柔性和自立式 Si 阳极。

文献:

那这个就多了。目前锂离子电池的文章主要发表在电化学、材料、化学领域的期刊,关于计算的会发表在物理、物理化学方面的期刊上面。做产品的也会发表在一些工程类的期刊上。锂电池文章比较多的期刊有:Elsevier旗下的,Journal of Power Sources,Electrochimica Acta,Electrochemistry Communications,Nano Energy,Solid State IonicsJournal of The Electrochemical SocietyWiley旗下的 Advanced Energy MaterialsRSC的 Energy & Environmental ScienceNature 子刊 Nature Energy这些期刊里面都会有大量锂电池的文章。其他化学、材料、纳米类的期刊,比如 JACS,Angewandte Chemie,Nature Materials,Nature Chemistry, Advanced Materials, Nano letters, ACS Nano 等也会有锂电池方面的杂质,所占比例要比电化学类的期刊要少。建议少看低水平文章,误国误民。

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《锂电世界》(国际标准刊号为:ISSN 2077-5780)是2008年出刊,由“中源协(天津)网络技术开发有限公司主办,沈阳世纪中联广告有限公司、北京中通企联信息技术有限公司、广州西美信息科技有限公司协办运营的刊网结合锂电池行业专业性期刊,是电池与用户、政府与企业、科研与生产、产品与市场,以及企业与企业之间的桥梁和纽带;自创刊以来得到了电池企业、采购用户、科研院所、行业协会以及专家学者广泛的关注和好评。

《锂电世界》秉承深度报道及分析锂电池行业各技术领域最新发展动向,快速传播世界锂电池行业最新市场信息为宗旨,关注全局,侧重引导,力求服务,推动并促进中国锂电池产业的持续、快速、健康发展。

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《锂电世界》不存在这本期刊,中国新闻出版总署、知网、万方、维普等都没查到

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《仪器仪表学报》被以下数据库收录:

CA 化学文摘(美)(2014)

SA 科学文摘(英)(2011)

JST 日本科学技术振兴机构数据库(日)(2013)

EI 工程索引(美)(2016)

CSCD 中国科学引文数据库来源期刊(2017-2018年度)(含扩展版)

北京大学《中文核心期刊要目总览》来源期刊:

1992年(第一版),1996年(第二版),2000年版,2004年版,2008年版,2011年版,2014年版;

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