中國儲能網訊：近期，三項圍繞電池技術的研究出爐，分別針對鋰-二氧化碳電池、雙離子電池和固態(tài)電池，研究方向不約而同集中在效率、成本、耐用性、導電性等方面。全球范圍內，隨著可再生能源、電動汽車、儲能等行業(yè)迅猛發(fā)展，電池技術也不斷迭代更新，尋求技術突破和創(chuàng)新已成為電池科研領域關注的重點。
■■ 新平臺提升
鋰-二氧化碳電池效率
集儲能、放電、減碳等優(yōu)勢于一身的鋰-二氧化碳電池技術，目前受到能源科技領域廣泛關注。英國薩里大學、帝國理工學院與北京大學日前共同研發(fā)了一個新型電化學測試平臺，能夠找到更高效的催化劑，進而提升鋰-二氧化碳電池效率，比傳統(tǒng)制造這些材料的方法更具成本效益、效率和可控性。
據了解，鋰-二氧化碳電池是鋰-空氣電池的一種，既是新型電池，也是一種新型能源存儲技術。英國學術期刊《能源與環(huán)境科學》指出，鋰-二氧化碳電池的電池能量密度是傳統(tǒng)鋰離子電池的7倍以上，還能夠在輸出電能的同時固碳。
英國帝國理工學院副教授、英國國家物理實驗室資深科學家、研究通訊作者趙云龍表示：“通過在平臺上測試和篩選，我們發(fā)現，鉑納米粒子作為催化劑時，電池具有明顯的最小極化表現、最高的可逆性以及新的反應路徑，展示出了優(yōu)越的性能。”
據了解，該平臺的引入不僅能擴大對高性能鋰-二氧化碳電池發(fā)展的理解和認知，而且還能夠促進其他基于催化劑的能源轉化和儲存體系的發(fā)展，如金屬空氣電池、電催化、燃料電池、光電化學電池等。
■■ 新粘合劑解決
雙離子電池耐用性
韓國浦項理工大學一個聯合研究團隊則研究開發(fā)出了一種新型聚合材料，這種材料具有極強的粘合能力和機械加工性能，極大解決了雙離子電池的耐用性問題。
雙離子電池同時利用鋰離子和反陰離子，提供類似于傳統(tǒng)電池的高能量密度，這使得其能夠儲存大量能量。然而，由于陰離子較大，導致石墨陽極材料在充放電過程中膨脹和收縮，從而使得電池耐用性下降。
浦項理工大學研究小組引入了一種新的聚合物粘合劑，包括疊氮化物基團和丙烯酸酯基團。疊氮化物基團通過紫外光促進的化學反應與石墨形成牢固共價鍵，確保石墨在膨脹和收縮過程中的結構完整性。與此同時，丙烯酸酯基團促進石墨和粘結劑之間的重新連接。
研究小組負責人樸秀珍表示，雙離子電池不僅具有成本效益，還可以利用豐富的石墨資源。實驗結果表明，配備這種新的聚合物粘合劑的雙離子電池，即使在經歷了超過3500次充電循環(huán)后仍能保持出色性能，而且還能實現快速充電，僅需2分鐘即可恢復約88%的原始容量。
國際期刊《先進材料》指出，除了電池，這種新型聚合材料還可以廣泛應用于柔性電路、顯示屏、能量存儲等領域。
■■ 新設計改善
固態(tài)電池電導率
韓國基礎科學研究所納米粒子研究中心在下一代固態(tài)電池領域取得重大突破。該中心一個研究團隊設計了一種新型氯化物固體電解質結構，通過在氯化物電解質中改變金屬離子分布，創(chuàng)造了具有更高離子電導率、更廉價的氯化物固態(tài)電解質，極大改善了固態(tài)電池的電導率。
美國學術期刊《科學》指出，新設計將為各種氯基固體電解質的發(fā)展鋪平道路，并進一步推動固態(tài)電池的商業(yè)化，有望提高儲能的可負擔性和安全性。
一直以來，商用電池面臨的最大問題之一就是液體電解質火災風險高，因此固態(tài)電池成為主要研究方向之一。但此前研發(fā)的高離子電導率的硫化物和氧化物電解質，受制于元素短缺問題，使得固態(tài)電池大規(guī)模量產成為難題。
韓國基礎科學研究所納米粒子研究中心的研究團隊，通過引入設計電解質的策略，最終成功開發(fā)出了具有高離子電導率的固體電解質——基于鋯的鋰金屬氯化物，此類固態(tài)電池比采用稀土金屬的電池便宜得多。該研究通訊作者Kisuk Kang表示，這個電解質的研發(fā)成功，有望推動固態(tài)電池大規(guī)模應用加速落地。
