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韓國研發(fā)可穿戴式“蜂窩”鋰離子電池

將電子產(chǎn)品以及由此產(chǎn)生或儲存的能量整合到各種設(shè)備中是一個快速發(fā)展的研究領(lǐng)域，它對電子材料提出了新的的要求，例如，通過設(shè)計可用于服裝或其它織物的電池。韓國科學技術(shù)研究院（KIST）的科學家在開發(fā)此類鋰離子電池時考慮到了此類應用，其組件可拉伸至多50％，而不會影響安全性或性能。該小組致力于創(chuàng)建“手風琴狀”結(jié)構(gòu)，為固有不可拉伸的材料增加了可拉伸性。利用石墨烯和碳納米管，科學家們能夠構(gòu)建出蜂窩狀的復合框架，然后像手風琴一樣向內(nèi)壓縮以賦予其可拉伸的性能。然后，他們將電極與凝膠電解質(zhì)和可拉伸的包裝材料結(jié)合起來，制成了可工作的鋰離子電池。

硅作鋰電陽極材料取得新突破

硅被用于電腦芯片和許多其他產(chǎn)品，它的吸引力在于它每克容納的電荷量是石墨的10倍。問題是，當硅遇到鋰時，它會急劇膨脹，并且太弱無法承受電極制造的壓力。為了解決這些問題，由美國能源部西北太平洋國家實驗室的研究人員張吉光（音譯）和李曉林（音譯）領(lǐng)導的團隊開發(fā)了一種獨特的納米結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在限制硅膨脹的同時還用碳強化了硅。他們的研究成果最近發(fā)表在《自然通訊》雜志上，可以為其他類型的電池提供新的電極材料設(shè)計信息，并最終幫助提高電動汽車，電子設(shè)備和其他設(shè)備中鋰離子電池的能量容量。

新型鈣鈦礦電池適具有極佳的室內(nèi)靈活性 其效率可達22.6％

羅馬大學（University of Rome Tor Vergata）、德國弗勞恩霍夫有機電子研究所（Fraunhofer Institute for Organic Electronics）和哥倫比亞南哥倫比亞大學（South Colombia University）的研究人員開發(fā)了一種可彎曲的鈣鈦礦太陽能電池，用于室內(nèi)應用，據(jù)稱可以在100－500勒克斯照度下工作。這款100微米厚的設(shè)備是通過在透光率超過80％、每平方電阻為13歐姆、彎曲度在20.5mm曲率下超過1600道彎曲工序的超薄柔性玻璃上涂覆銦錫氧化物的滾對滾濺射技術(shù)制造的。該設(shè)備在致密的氧化錫層上安裝了介孔支架，據(jù)研究人員稱，在200和400勒克斯LED照明下，這是實現(xiàn)20.6％和22.6％細胞轉(zhuǎn)換效率的決定性因素。

新型鎂基雙離子電池面世

中國科學院深圳先進技術(shù)研究的研究人員成功研發(fā)出了一種基于不溶性有機負極材料的新型鎂基雙離子電池（Mg-DIB）。相關(guān)研究成果發(fā)表于國際頂級能源材料期刊《能源存儲材料》上。研究人員研發(fā)出了一種新型的鎂基雙離子電池，其采用3,4,9,10-苝四羧酸二酰亞胺（PTCDI）小分子有機材料作為負極，膨脹石墨作為正極，含有鎂鹽的離子液體作為電解液。研究結(jié)果表明，該鎂基雙離子電池具有優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)性能，20C的高倍率充放電容量保持率為85%，在5C倍率下循環(huán)500次后的容量保持率為95.7％。該工作拓寬了鎂離子電池電極材料的選擇范圍，并為新型儲能器件的發(fā)展提供了新的思路。

LiCoO2正極材料原位植入預鋰化納米層助力高比能鋰離子電池

華中科技大學孫永明教授團隊針對鋰離子電池硅基負極材料在首次充電過程中發(fā)生較多活性鋰損失的問題，提出了一種新型的正極鋰補償策略，在廣泛使用的LiCoO2正極材料表面原位引入Li2O/Co預鋰化納米層用于補償在負極的鋰損失。該方法能在顆粒尺度實現(xiàn)均勻鋰補償，與傳統(tǒng)鋰補償添加劑方法相比，該補鋰策略操作工藝簡單，并有望能和現(xiàn)有電池制作工藝相匹配。

上海硅酸鹽所在鋰氧氣電池碳基復合正極載體材料研究中取得進展

中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員張濤團隊提出碳骨架和超薄非碳皮膚層相結(jié)合發(fā)展穩(wěn)定的碳基復合正極載體的思路。該研究團隊以多壁碳納米管、金屬鈦粉和碘為原料，通過氣相外延生長方法控制多壁碳納米管表面sp2雜化碳層的反應程度，由外向內(nèi)地將碳納米管壁逐層轉(zhuǎn)化成TiC表面層。通過調(diào)節(jié)反應溫度和時間，可以將表面層厚度精確控制在幾個納米到十納米范圍之內(nèi)。該方法具有普適性，可以拓展應用于石墨烯和導電炭黑等碳材料。這種碳/非碳復合材料提高了鋰氧氣電池正極對于O2-的穩(wěn)定性，減少了副產(chǎn)物Li2CO3的形成。在復合載體上負載Ru納米顆粒作為催化劑，電池表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性。相關(guān)工作以Inward growth of superthin TiC skin on carbon nanotube framework as stable cathode support for Li-O2 bateries 為題發(fā)表在能源材料領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊Energy Storage Materials上（2020, DOI: 10.1016/j.ensm.2020.04.018）。

參考來源：

微鋰電、OFweek鋰電網(wǎng)、科技日報、材料人、上海硅酸鹽研究所

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉）

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