化学电源前沿技术概述2015年.ppt

采用超离子导体的全固态LIB Toyota的未来 EV用全固态LIB Voltage: 3.6V×4＝14.4V LiCoO2/Thiolithicon/Gr. 固态薄膜电池技术 美国国家航空和宇宙航行局 （National Aeronautics and Space Administration ） NASA’ s Jet Propusion Laboratory, pasadena, california Rechargeable Microbatteries With Li Anodes Formed In Situ ：These batteries would offer advantages with respect to safety and manufacturability. 将全固态薄膜锂离子电池与太阳能电池相结合，利用微机械系统，研制在微型卫星上需要的高度集成化的柔软集成电源模块。 一体化电源技术 微电池的应用 全固体二次電池は、半導体製造プロセスを応用した気相プロセスで製造することが可能だ。エネルギーハーベスティングデバイスのバックアップ電源などの用途に向ける 正極にコバルト酸リチウム、負極に金属リチウム、固体電解質に硫化物系のものを用いている。電池の製造は、気相で行えるように半導体製造プロセスを応用しているという。展示された電池セルのサイズは5mm角で、電力容量は数百μWhだという。 固态微电池 采用MEMS技术的三维固态锂电池 实现SOC一体化集成 Harvard University 3D打印技术用于制备微电池 2.7 mW cm– 2 The electrodes are printed 60μm wide with 50μm between each interlocked electrode 全固态锂空气电池 其核心技术其一是采用LAGP玻璃陶瓷固体电解质，其二是采用该电解质与碳纳米管烧结而成的空气电极。该电池放电电压约为2.5 V左右、空气电极放电比容量约为1 700 mAh/g，实效样品电池比能量可比锂离子电池提高3-5倍。 日本AIST,《 Energy Environmental Science》 Capacity: 2.11Ah OCV: 3.3V Energy density: 1665.5Wh/kg。 水溶液锂电池技术－18所 金属离子电池：多电子高压体系 membrane 多电子高压体系：通过构建多电子电化学反应体系和高电压正极材料，进一步提高金属离子电池的储能密度。 发展含F硅酸/硫酸系聚阴离子结构材料、经修饰的尖晶石锰酸锂等高电压平台的正极材料体系 发展兼具高电压和多电子反应的电化学储能体系 铝离子电池 铝正极 泡沫石墨负极 离子液体电解质 4000 mA/g，75 C 7500次循环，97% 2 V 放电平台 无枝晶生长 镁锂复合离子电池 快速 Li+迁移 高电压 高容量Mg负极 无枝晶生长 金属离子电池：石墨烯 石墨烯：在片层两侧、片层边缘和孔穴中储锂 比表面积大，储能密度高 电子和离子输运特性优异，倍率特性好 电化学反应特性独特 可与聚合物/金属氧化物复合，发展新型电池材料 可启发其他二维材料的设计，发展新型电池材料 理论比容量密度为740~780mAh/g（石墨的2倍有余） 聚合物复合电极倍率特性出众（350 C，50% Capacity） 与金属氧化物组成复合材料可有效缓解其体积效应，提高循环性能 发展趋势 优化设计与聚合物/金属氧化物的复合策略 设计/合成复合性能更优的聚合物 设计新的二维储能材料 探索在储能器件中的最佳应用形式 与聚合物的复合反应 聚合物-石墨烯复合电极反应 V2C二维材料应用于钠离子器件 聚合物石墨烯电池实物图 结 束 语 电能源技术发展趋势为高比特性、长寿命、安全可靠、微小型化。锂电池技术进步仍将是未来十年化学电源发展的重点。 二次电池发展的技术路线为新型锂离子、锂硫、可充锂空气电池三步走！ 固态化、3D打印技术正在兴起，须提前部署。 多学科交叉融合、自主创新，加强前瞻性技术探索同时，加速前沿技术的研发与转化。 谢 谢！ Thank you for your attention! * * * * * * 400Wh/kg锂离子电池技术 东芝SCiB动力电池技术 安全性　　??? 負極にチタン酸リチウム採用 　　　　　　　　　　　◆熱に強い 　　　　　　　　　　　◆ショートしても安全 　　　　　　　　　　　◆Ｌｉ金属析出なし　 長寿命 ??? サイクル寿命：６，０００回 急速充電 ??? 充電時間１０分 低温特性 ??? －３０℃でも使用可 容量：２０ Ａｈ 快充及低温充电用硬碳 高功率化学电源研发水平