锂电池式微？8月前沿电池技术汇总

2014-09-02 00:01

　　图1：新开发的全固体Li-S电池的照片。为了便于看清电池的构成，特意将金属Li负极的一部分剥离。

　　电池的蓄电性能由电极材料的组合来决定。与原来的电池使用的电极相比，S正极和Li负极均拥有10倍以上的理论容量，有可能大幅提高蓄电性能。不过，配备有机电解液的电池采用S正极时，容易出现伴随放电、S正极溶解到有机电解液溶解中的情况，因此在反复充放电后，蓄电性能会显著降低。为了解决这一问题，全球开始研究可替换有机电解液的固体电解质。但能够配备到电池中的固体电解质只有很少一部分。

　　日本东北大学的研究小组着眼于络合氢化物作为电池用固体电解质的功能性，开发出了基于络合氢化物的新型固体电解质。络合氢化物LiBH4在120℃下显示出了高达2×10-3S/cm的锂离子传导率。通过此次研究，该研究小组成功把LiBH4配备到了电池中。经证实，开发出的全固体Li-S电池反复充放电45次后，蓄电性能也未显著降低，S正极的单位重量能量密度达到1410Wh·kg-1以上，与以前使用的正极材料相比，能够以2～3倍以上的高能量密度稳定工作。

　　图2：C-S复合粒子/LiBH4正极层截面的场发射扫描电子显微镜图像（a）、S的分布（b）、C的分布（c）。可以看出，在C-S复合粒子的内部，C与S呈相互高分散状态。而且，C-S复合粒子与LiBH4紧贴在一起，形成了良好的接触界面。

　　图3：全固体Li-S电池的充放电曲线。经证实，S正极的单位重量能量密度在反复20次充放电后保持在1590Wh·kg-1（比容量为820mAhg-1），在反复45次充放电后仍保持在1410Wh·kg-1（比容量为730mAhg-1），可实现稳定工作。

　 夏普研发超耐用锂电池寿命可达70年

　　夏普（Sharp）已携手京都大学田中功教授等人研发出一款使用寿命超长的锂离子电池产品，并已成功做出边长为 8cm 的试作品。据报导，以 1 天充放电 1 次计算，现行锂离子电池使用寿命最长为 10 年（可充放电约 3,600 次），而夏普所研发的锂离子电池已确定可拥有高达 1 万次的充放电性能，且透过实验得知，其充放电次数最高可达 25,000 次、使用寿命高达 70 年。

　　报导指出，夏普计划将上述新研发的锂离子电池充作风力、太阳能发电的大型蓄电池使用，且因其拥有超耐用性能，故即便太阳能电池面板或风力发电机老朽，蓄电池也可持续使用、无须更换，而降低蓄电池更换次数，也可降低发电成本。

　　夏普已将上述研发成果发布于英国科学杂志“Nature Communications”的电子版上。