院务公开
在线留言
联系我们
网站地图
English
中国科学院
院务公开
在线留言
联系我们
网站地图
English
中国科学院
面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,率先实现科学技术跨越发展,率先建成国家创新人才高地,率先建成国家高水平科技智库,率先建设国际一流科研机构。
——中国科学院办院方针
MENU
Toggle navigation
首页
分院概况
机构简介
院长致辞
现任领导
历任领导
机构设置
历史沿革
研发机构
分院系统院所
中国科学院大连化学物理研究所
中国科学院金属研究所
中国科学院沈阳应用生态研究所
中国科学院沈阳自动化研究所
中国科学院海洋研究所
中国科学院青岛生物能源与过程研究所
中国科学院烟台海岸带研究所
院直接投资的控股企业
沈阳计算技术研究所有限公司
沈阳科学仪器股份有限公司
共建单位
中科院山东综合技术转化中心
院地合作
合作动态
科技动态
组织人事
工作动态
人事任免
院士风采
中国科学院院士
中国工程院院士
分院人才
弘扬科学家精神
青年人才
党建与创新文化
党组织机构
群团组织机构
工作动态
基层党建
廉政建设
学习资源
人才培养
专题
科学普及
科普场馆
工作动态
科普文章
科普视频
信息公开
信息公开规定
信息公开指南
信息公开目录
依申请公开
信息公开年度报告
信息公开联系方式
院地合作
合作动态
科技动态
首页
>>
院地合作
>>
科技动态
科技动态
院地合作
合作动态
科技动态
青岛能源所在低成本高安全钠离子电池领域取得系列进展
撰稿: 青岛生物能源与过程研究所
发布时间:2023-10-01
【
大
中
小
】
我国《“十四五”新型储能发展实施方案》及《关于加快推动新型储能发展的指导意见》中,提出加快钠离子电池等技术研发及开展规模化试验示范。这充分表明钠离子电池技术研发已上升为国家战略。相比于锂资源的匮乏,钠在我国的储量丰富,价格更为便宜,因此钠离子电池在大规模储能领域具有广阔的应用前景。然而目前钠离子电池在产业化进程中尚存在能量密度较低、循环寿命较短等问题,严重限制了进一步的应用。
中国科学院青岛能源所崔光磊研究员带领的固态能源系统技术中心从2011年开始布局钠离子电池,结合国家重大战略需求和基础科学问题为一体,立足前沿,独辟蹊径,开发了多项钠离子电池关键材料和电解质关键技术,近年来取得了一系列重要成果,为钠离子电池产业化发展奠定了研究基础。2015年,该技术中心通过激光打孔聚酰亚胺石墨膜,开发了多孔石墨集流体及相应预钠化技术,显著降低了成本,提高钠离子电池的能量密度(Electrochemistry Communications 2015, 61, 84–88; Journal of Power Sources, 2015, 297, 457-463; ZL201510242864.9)。2016年,通过原位固态化技术开发出高离子电导率的聚丙烯酸酯基聚合物电解质并进行专利保护(ZL201610150608.1;ZL201611224300.3),改善了固态电解质与电极材料间的界面离子传输性能,实现了钠电池倍率性能的大幅提升。2019年,构筑了甲基乙烯基醚-马来酸酐共聚物固态聚合物钠电池,组装的软包钠电池在弯折或者切角苛刻条件下仍能安全工作,不发生漏液或起火危险(Nano Res. 2019, 12, 2230-2237;ZL201911259343.9;ZL201911357076.9)。2022年,为进一步提升电解质的安全性,该技术中心又设计开发了兼顾高电压稳定性的磷酸酯阻燃新配方(ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 15, 17444–17453)和本征安全、绿色环保和成本低廉的水系电解质(ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 29, 33041–33051;ZL202011071670.4;ZL202111281780.8)。
近期,固态能源系统技术中心在低成本钠离子电池领域再获重要进展,研究成果相继发表在国际权威期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》、《Adv. Energy Mater.》和《Energy Storage Mater.》上(图1)。针对传统水系电解质中的自由水分子导致析氢、电极金属离子溶出等问题,研究团队通过甲基化调节氢键作用获得了钠离子电池超高浓聚合物电解质新体系,钠电池的循环稳定性实现突破性提高(Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202311589)。同时,研究团队发现钠金属负极SEI中NaH是影响电池性能的主要因素,是导致钠电池失效的一种重要机制,NaH是由电池循环中产生的氢气和已沉积的金属钠自发反应生成的(Energy Storage Mater. 2023, 61, 102891)。研究团队针对当前钠离子电池电解质领域,进一步总结了当前钠离子电池电解质中的基础原理和研究进展,并对电解质未来发展方向进行了展望(Adv. Energy Mater. 2023, 2301758)。
图1 固态能源系统技术中心钠离子电池基础研究进展。
基于上述研究基础和技术积累,经过十余年的努力,崔光磊研究员带领的固态能源系统技术中心成功研制出低成本、高安全、高性能的固态钠离子电池。目前研发的固态钠离子电池电芯能量密度超140 Wh/kg,电池模组比能量密度超110 Wh/kg;具有超高安全性,可以通过针刺测试,不冒烟、不燃烧、不爆炸,已实现在二轮电动车的示范应用(图2)。未来,该团队将按照不同应用场景,重点瞄准低速电动车、新能源汽车48 V电源系统、家庭储能等领域,持续开发满足市场系列钠离子电池关键材料和核心技术。
图2 青岛能源所固态钠离子电池应用示范。
原文链接:
1、
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202311589
2、
https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.102891
3、
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.202301758
院地合作