中國(guó)科大成功開(kāi)發(fā)低成本硫化物固態(tài)電解質(zhì)
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的馬騁教授開(kāi)發(fā)了一種新型硫化物固態(tài)電解質(zhì)。這種固態(tài)電解質(zhì)在展示硫化物固態(tài)電解質(zhì)固有優(yōu)勢(shì)的同時(shí),實(shí)現(xiàn)了其它硫化物固態(tài)電解質(zhì)所無(wú)法達(dá)到的極其低廉、適合商業(yè)化的成本。該成果以“A Cost-Effective Sulfide Solid Electrolyte Li7P3S7.5O3.5 with Low Density and Excellent Anode Compatibility”為題發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Angewandte Chemie International Edition上。
全固態(tài)電池有望克服目前商業(yè)化鋰離子電池在續(xù)航、安全性上難以兼顧的瓶頸,從而突破目前電池技術(shù)的玻璃天花板。成功實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池商業(yè)化的關(guān)鍵,在于找到合適的固態(tài)電解質(zhì)。在氧化物、硫化物、鹵化物這三類(lèi)固態(tài)電解質(zhì)中,硫化物是唯一同時(shí)具備良好負(fù)極相容性(從而能適配金屬鋰、硅等高能量密度負(fù)極)和極低密度(從而有利于降低電池重量、提升電池能量密度)的固態(tài)電解質(zhì);在世界范圍內(nèi),日本豐田、韓國(guó)三星等知名企業(yè),都在過(guò)去的十幾年間對(duì)硫化物固態(tài)電解質(zhì)進(jìn)行了大量的研發(fā)投入。但是,此類(lèi)材料的成本普遍高于195美元每公斤,遠(yuǎn)高于實(shí)現(xiàn)商業(yè)化所需要的50美元每公斤;如果這一問(wèn)題得不到解決,那么由硫化物構(gòu)成的全固態(tài)電池即便實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)、裝車(chē),也無(wú)法為市場(chǎng)所接受。
硫化物固態(tài)電解質(zhì)成本居高不下的根源,在于它們的合成需要使用大量昂貴的硫化鋰(不低于650美元每公斤)。在多年的探索中,研究者曾嘗試了各種降低硫化鋰成本的方法,但發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)極為困難。而在此次的研究中,馬騁教授采取了完全不同的策略:他不再致力于降低硫化鋰的成本,而是開(kāi)發(fā)了一種不以硫化鋰作為原料的硫化物固態(tài)電解質(zhì)——氧硫化磷鋰。這種固態(tài)電解質(zhì)可以水合氫氧化鋰和硫化磷作為原材料合成。由于這兩種物質(zhì)均成本低廉,氧硫化磷鋰的原材料成本僅14.42美元每公斤,不到其它硫化物固態(tài)電解質(zhì)的8%,也遠(yuǎn)低于50美元每公斤這一商業(yè)化的要求,具有很強(qiáng)的成本競(jìng)爭(zhēng)力。
圖:氧硫化磷鋰和其它硫化物固態(tài)電解質(zhì)的原材料成本比較
同時(shí),氧硫化磷鋰也很好的繼承了使硫化物固態(tài)電解質(zhì)區(qū)別于氧化物、鹵化物固態(tài)電解質(zhì)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì):它同時(shí)具備極低的密度和良好的負(fù)極相容性。氧硫化磷鋰的密度僅1.7克每立方厘米,和其它硫化物固態(tài)電解質(zhì)相近,并且低于鹵化物(約2.5克每立方厘米)和氧化物固態(tài)電解質(zhì)(大都高于5克每立方厘米)。與此同時(shí),氧硫化磷鋰和鋰金屬、硅這兩種高能量密度負(fù)極都展示了良好的相容性;它和鋰金屬組成的對(duì)稱(chēng)電池能實(shí)現(xiàn)4200小時(shí)以上的室溫穩(wěn)定循環(huán),而它和硅負(fù)極、高鎳三元正極組成的全固態(tài)軟包電池,在60攝氏度下循環(huán)200次后,仍具有89.29%的容量保持率。
審稿人認(rèn)為氧硫化磷鋰固態(tài)電解質(zhì)“同時(shí)具備低密度、良好的負(fù)極兼容性、以及強(qiáng)勁的成本競(jìng)爭(zhēng)力”,由氧硫化磷鋰組成的全固態(tài)電池具有“出色的循環(huán)性能”,它的發(fā)現(xiàn)對(duì)全固態(tài)電池的實(shí)際應(yīng)用具有重要的推動(dòng)作用。
相關(guān)論文信息:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202407892
(新聞來(lái)自中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院、科研部)
H.E.L致力于工藝篩選優(yōu)化、反應(yīng)量熱和絕熱加速量熱
在反應(yīng)過(guò)程安全和反應(yīng)放大中的解決方案
過(guò)程安全與反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)|電池絕熱量熱儀
化學(xué)合成與高壓催化|生物反應(yīng)器系統(tǒng)
HEL電池產(chǎn)品線現(xiàn)在是當(dāng)之無(wú)愧的第yi品牌
反應(yīng)量熱儀是測(cè)量化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中熱量變化的專(zhuān)業(yè)儀器。主要用于科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)。當(dāng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí),系統(tǒng)中的物質(zhì)發(fā)生能量轉(zhuǎn)換,這種能量通常以熱的形式釋放或吸收。反應(yīng)量熱儀可以準(zhǔn)確測(cè)量和記錄這種熱量變化,從而提供有關(guān)反應(yīng)熱力學(xué)性質(zhì)的重要信息,如反應(yīng)熱、活化能、反應(yīng)速率等。
反應(yīng)量熱儀的工作原理是基于熱平衡原理。它通過(guò)精確控制和監(jiān)測(cè)反應(yīng)體系與環(huán)境之間的能量交換來(lái)計(jì)算反應(yīng)的熱效應(yīng)。根據(jù)不同的應(yīng)用要求和設(shè)計(jì)特點(diǎn),反應(yīng)熱量計(jì)可分為多種類(lèi)型,如等溫RC、絕熱RC、加速RC、微量熱計(jì)等。
根據(jù)QYR(恒州博智)的統(tǒng)計(jì)及預(yù)測(cè),2023年全球反應(yīng)量熱儀市場(chǎng)銷(xiāo)售額達(dá)到了1.58億美元,預(yù)計(jì)2030年將達(dá)到2.26億美元,年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)為4.4%(2024-2030)。
電池量熱儀
用于工程與技術(shù)科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科、能源科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的電子測(cè)量?jī)x器電池量熱儀是一種用于工程與技術(shù)科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科、能源科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的電子測(cè)量?jī)x器
新能源電池、新能源汽車(chē)公司、檢測(cè)中心、材料供應(yīng)商、科研單位已經(jīng)成為HEL的加速絕熱量熱儀ARC的客戶,HEL電池產(chǎn)品線現(xiàn)在是當(dāng)之無(wú)愧的第yi品牌。
新能源電池寧德時(shí)代(CATL)、比亞迪(BYD)、中創(chuàng)新航(原名:中航鋰電)、國(guó)軒、國(guó)聯(lián)汽車(chē)等
新能源汽車(chē)企業(yè)比亞迪(BYD)、小鵬、蔚來(lái)汽車(chē)(NIO)、三一重工、北汽福田、華為中央研究院瓦特實(shí)驗(yàn)室、一汽大眾等
國(guó)家級(jí)別的檢測(cè)中心如廈門(mén)質(zhì)檢、上海機(jī)動(dòng)車(chē)檢測(cè)中心、招商局機(jī)動(dòng)車(chē)檢測(cè)中心、中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心有限公司、中國(guó)北方車(chē)輛研究所、湖南機(jī)動(dòng)車(chē)檢測(cè)技術(shù)有限公司等
材料供應(yīng)商:多氟多新能源科技有限公司、中信國(guó)安盟固利動(dòng)力科技有限公司等
化工安全領(lǐng)域已經(jīng)成為HEL的客戶:中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院、浙江化安安全技術(shù)研究院有限公司、中化集團(tuán)、中石油、沈陽(yáng)化工研究院、山東京博石油化工有限公司、海洋化工研究院、中寧化集團(tuán)、北京石油化工學(xué)院、青島安全工程研究院、山西煤炭化學(xué)研究所等
高校科研院所:清華大學(xué)、浙江大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、天津大學(xué)、山東大學(xué)、青島科技大學(xué)、北京理工大學(xué)、北京航天試驗(yàn)技術(shù)研究所、北京工業(yè)大學(xué)、廈門(mén)大學(xué)、中科院大連化學(xué)物理研究所、中國(guó)工程物理研究院、江漢大學(xué)等
H.E.L——Hazard Evaluation Laboratories成立于1987年,總部設(shè)在倫敦,在中國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、意大利、印度擁有分公司。全資的赫伊爾商貿(mào)(北京)有限公司于2020年在北京設(shè)立。
關(guān)于綠綿科技
2001年成立的北京綠綿科技有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng):綠綿科技)以體現(xiàn)客戶服務(wù)價(jià)值為宗旨,以專(zhuān)業(yè)精神和技能為廣大實(shí)驗(yàn)室分析工作者提供樣品前處理、樣品制備及分析、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精確分析和管理的全面解決方案,致力于協(xié)助客戶提高分析檢測(cè)的效率和水平。
主要代理產(chǎn)品:GC/MS/MS,LC/MS/MS新機(jī)租賃業(yè)務(wù)/LUMTECH循環(huán)制備液相/靜音型雙頻超聲清洗/Knauer研發(fā),中試和生產(chǎn)脂質(zhì)納米顆粒(LNP)碰撞噴射混合器系統(tǒng)/冰點(diǎn)滲透壓儀、液相/超高壓液相色譜儀、在線SPE液相色譜儀/法國(guó)F-DGSi氮?dú)?,超高純氫氣氣體發(fā)生器,液氮發(fā)生器/Cytiva生命科學(xué)設(shè)備/LabOS實(shí)驗(yàn)室運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)/MassWorks準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)測(cè)定及分子式識(shí)別系統(tǒng)/MsMetrix氣質(zhì)香精香料分析軟件/Sin-QuEChERS農(nóng)殘凈化柱/制藥企業(yè)質(zhì)量回顧性報(bào)告系統(tǒng)(QRS)/英國(guó)赫伊爾生物反應(yīng)器,電池絕熱量熱、催化劑合成。
關(guān)于綠綿科技
北京綠綿科技有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng):綠綿科技)以體現(xiàn)客戶服務(wù)價(jià)值為宗旨,以專(zhuān)業(yè)精神和技能為廣大實(shí)驗(yàn)室分析工作者提供樣品前處理、樣品制備及分析、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精確分析和管理的全面解決方案,致力于協(xié)助客戶提高分析檢測(cè)的效率和水平。主要代理產(chǎn)品聯(lián)系電話:010-82676061/2/3/4/5/6/7/8
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