跑了一个月外卖,我发现困住骑手的不只是算法
我从7月11日开始加入美团外卖。到8月10日,共计工作了31天。 回看这段时间的经历,除了手上留下的黝黑的晒痕以外,有第一次送单时的快乐、有持续工作的煎熬、有大雨爆单时的慌乱、也有摔车时的崩溃和泪水。 在我最开始找到这份工作的时候,一方面是 …
谢没邀,话说以前这块的问题基本都会邀请我的呀。
刚才看了一下回答,总体来说都比较泛,对于这个技术本身基本都没什么更深的涉及和实质解读(固态电池,可重复使用达 1 万次,最快 3 分钟充满电)。
我把李教授的几篇涉及(这个 1 万次循环)的文章都下载看了一下,总体感觉是:学术 & 理论水平扎实,但是这个技术本身离实用还有些遥远,近年内对工业化的影响可能有限。
这几天学习了李老师的文章,在学术方面工作很细,包括了不同硫化物体系的稳定电位,应力状态的影响,并提出了观点:1)应力状态等会在动力学上影响热力学上可能不稳定的材料,使之也达到稳定状态;2)还可以巧妙的使用一些材料的分解性质反而形成一个修复功能,使锂枝晶被抑制,即文章报道的 “膨胀螺丝 / 锚定效果”;3)考虑到不同配方的硫化物稳定性 / 特性不同,使用三明治结构(中间和在外面接触正负极的材料不一样)来充分利用大家的优点,实现良好的界面稳定性 + 长循环。
这些研究都很有意义,对于我们寻找对于固态电池的界面解决方案,实现抑制锂枝晶的目标来说都有很好的参考意义,对于未来在固态电池技术领域达成突破有着重要指导价值。
李老师的理论模型,高通量筛选,不同材料的稳定性等工作都做的很细,这是我们搞学术,搞理论时一定要学习的。
当然了,相信这里既然有提问关注,大家的期望肯定不只是看这么酷炫的技术发发文章,实用化才是真正的期待。尤其是考虑到像电动汽车和储能这样的市场,未来体量如此巨大,如果能把这样有潜力的固态电池技术用上,应该会是不小的突破的。
个人看了一下,想要近期内工业化感觉还是挑战大了些,具体问题如下:
目前的工作还是在小电池上做的,实验条件都太过理想,比如:
循环温度基本都是 55 度太高——一般电池都在室温下做,且要关心低温性能。要知道固态体系本身内阻大的问题就突出些,温度高了当然数据好看,你得向常温去努力呀——所以你常温性能如何?
电解质太厚——我看一篇里用的是三明治结构是 120um+400um+240um 厚的电解质,要知道现在传统电池里的用的都是什么 7um/9um 左右的厚度,加上涂层也就再来几个 um,你如果还不能把电解质做薄,这样必然意味着做出的电池的大量体积和质量都被昂贵且不能实质贡献容量的电解质占据了,这样的数据离工业化就还有点远。注意:这其实是针对整个固态体系的一个统一问题。
涂布 LOADING 低——2mg/cm2,量产的化不能涂的这么薄,对于三元材料的得十左右吧——所以如果你涂的厚一些,是不是还能像之前一样达到万圈的循环呢?
数据不基于全电池——以及目前报出来的不少数据都是正极材料等级,而不是全电池等级,所以这些 400+Wh/kg 的数据是无法拿去跟别家电芯性能去对比的。
所以如果把这个体系真按工业化的电芯的需求做大后,你是不是还能有 20000 + 的循环呢?这就要看下一步的努力了。像其它的制备过程中的压力需求,服役力学环境,电解质的稳定性等其实都是很有意思的话题,都在技术上值得探讨,在这里就不一一展开讨论了。
所以总的来说,这些工作都是很漂亮的(学术上),但是如果想要工业化,以上几点都是最起码的绝对绕不开。不过话说回来,学术文章探索学术意义都是首要任务,在这里刘博只是想告诉大家,工业化要考虑的因素是啥。
其实关于新技术的科普,总体来说都是好的,对于很多不了解一个行业的人,可以带大家入门,体会更大的世界。
不过我觉得,知乎上的问题,回答不应该只限于一个基本科普入门,深钻讨论应该是必须的。因此在这里我想说两句更深的(比如固态电池的一般优点缺点网上一搜一大片,需要的朋友可以自己去搜,就不用在这里看基本科普了)。
1) 必须把电池做大,没个几 Ah 以上,就都是实验室里面准备做到几 Ah 的状态,工业化还早(你要是只做薄膜电池消费这种领域我不管,只要还要做车做储能就必须往大了做没商量)
2) 被动的 / 所有的质量老实算入,电池整体当一个器件拉出来溜才是试金石。如本文说的,不能只说材料级的能量密度,电解质太厚了(全是被动的部分),还有封装,锂过量等都要考虑。
3) 把 2 里的所有东西都算入了,记得算一下成本,从 BOM - 第一性原理考虑一下它未来能有多便宜。
4) 重视内阻——功率——能效——循环——界面这一条线上的性能(基于大电池不是小电池)
5) 几万圈循环数据是很好,但是很多材料本征性能单测 / 小电池偏理想条件下表征当然容易出好数据。要不然为什么你做一个磷酸铁锂的真电芯,循环不行的也大有人在呢?一个电芯器件的性能想发挥出来,要考虑的因素非常多的。解决真实器件的循环性能,哪怕稳定搞到个什么 3000-5000 次,都会非常好用。
以及还是安利一下这篇文章《技术 | 为下一代实用电池技术从学术走向产业化架起桥梁》
最后,希望电池 - 储能技术早日迎来工业化领域的更大突破,带动能源革命不断向前。
大家一起加油。
首先声明,我不是锂电池专业领域的,我是外行人。仅仅因为做的课题跟产电材料有点关系,所以关注过锂电池相关的知识。这里根据我的一点浅见跨专业回答一下,如有谬误还请专业内人士不吝指正。
我仅仅是这个领域的门外汉,自己的课题最后主要精力也仅仅是放在压电材料上而不是锂电池。本回答后续内容可参考价值很低,我仅仅是想让大家感性理解什么是锂枝晶,以及新闻中的这种新电池如何预防锂枝晶穿刺这个点。语言表达还是比较业余的,理论也不成体系,属于瞎凑 + 胡说八道。
想严肃认真理解这个问题,还请大家参考下面这位知乎用户的观点,我已经把他的恢复放热门了,方便大家找到他。不懂的可以请教,我估计他愿意分享知识的。
这项研究工作的主导者是哈佛大学材料科学副教授 Xin Li,他近年来的主要研究方向就是锂离子电池,尤其是锂电池电解质的研究。
这种新型电池的创新点就在于采用了多层结构的固态电解质,这种多层的固态电解质外层有一种特殊成分,可以使接触到它的锂枝晶分解,从而避免锂离子电池常见的锂枝晶刺穿电解质问题,从而延长了使用寿命(充放电循环次数)。
说到这里大家可能有点懵,没事,咱从原电池原理讲起
最经典的原电池也叫伏打电池(Voltaic cell),是 1799 年由伏达发明的。当时他以含食盐水的湿抹布,夹在银和锌的圆形版中间,堆积成圆柱状,制造出最早的电池。
在这个装置中,食盐水是电解质,不活泼的银作为正极,活泼金属锌作为负极,所以也叫银锌电池。锌丢失电子氧化变成锌离子,溶入电解质,而丢失的自由电子通过导线来到银电极,为氧化剂提供电子。这样氧化还原反应就使电极两端产生了电压,可以为一些用电器供电。
这个反应还可以反过来,为银锌电池充电,则是锌电极富集了大量的自由电子,这些电子将锌离子还原为锌单质,锌电极的体积逐渐增大,电解质中的锌重新返回锌电极,为下次放电继续能量。
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但是这种银锌电池有两个很大的问题——贵、重。银、锌都不便宜,而且比重很大,这就决定了银锌电池的能量密度不可能很大,所以多用于纽扣电池,给一些耗电量很低的电器供电(比如石英电子表之类)。
但是耗电量很大的使用场景肯定要用更便宜、能量密度(单位电池重量所携带的能量)更大的产品。其中成本低的代表就是铅酸电池(正极为氧化铅,负极为铅板),用于便宜的电动自行车、汽车电瓶(主要用于给火花塞供电)等使用场景。而能量密度更大的则是锂离子电池——用锂单质这种极为轻便的金属作为正极。
从伏打电堆到锂离子电池虽然已经过去了接近两百年,但这种经典的充放电原理其实没有改变。从伏打电堆到锂电池的充电都存在一个很严峻的问题——枝晶穿透。
前面在提到银锌电池充电的时候,锌离子重新在锌电极沉积为锌单质不可能老老实实、平平整整如同刚出厂一般平滑光洁,而是如同结霜或雪花变大那样形成枝晶(树枝状的晶体):
这会让负极板变得 “毛茸茸” 的,无论是银锌电池还是铅酸电池,都会有这个问题,不过是锌枝晶 / 铅枝晶的差别罢了。
而可充电电池为了降低电阻、增加能量密度,其正负极一般都挨得很近,这个金属 “毛毛” 那可是导体啊,直接正负极相连了,不仅这一块正负极废了,还会增加工作时的发热,导致电池报废、甚至是起火燃烧。
锂电池虽然不是用锂单质去代替银锌电池里的锌,或者铅酸电池里的铅,但在仍然是建立在氧化还原反应的基础之上。在充电时,自由电子有可能将锂离子还原为锂单质,这本质上和铅酸电池、银锌电池是类似的。这个锂枝晶也会引起正负极连通的危险。
鉴于再介绍一遍锂离子电池原理(包括正极负极、阳极阴极和电解质、隔膜结构和复杂的锂化合物选择)可能会把大家搞晕,所以就没有介绍,估计也是因为这一点引起了 @叶锴网友的不认同,觉得我直接从原电池跳到固态锂离子电池有点扯淡。确实,原电池和锂离子电池还离得蛮远的,复杂程度也不可能同日而语。但是我觉得真要把这些都写明白,大家更糊涂。倒不如直接按照氧化还原反应→金属离子还原→金属枝晶形成→电池报废 / 引发事故这个逻辑把问题简化到中学化学水平能够理解的门槛。
但无论如何,不严谨就是不严谨,我也早就说了自己不是这个专业领域的,仅仅分享一些浅见。如果我哪里说的不对,以您为准。
回到新闻所述的电池,他的创新就在于避免锂枝晶生长过程刺穿电解质接触到正极。
左侧是传统的锂电池结构,采用普通电解质。这个电解质无法阻挡锂枝晶的穿刺,所以导致了正负极短路和着火。而右侧则是 Xin Li 去年发表的一种新型多层固态电解质(中间的棕色隔离带),枝晶虽然可以刺穿绿色部分,但到了隔离带就会分解,就避免了枝晶穿刺。
因为枝晶过不去,所以充电的还原过程快一些也不会有太大问题,不用担心枝晶生长速度过快或者充电电压过高导致电解质击穿的问题。这项研究去年发表在 Nature 上(2021 年 5 月 12 日)。当时是 10-20 分钟充满电。
今年新闻提到的电池基本原理没改变,还是用的多层固态电解质,Xin Li 将其称为 “三明治结构”——锂电极 / 石墨 / 电解质 1 / 电解质 2 / 电解质 1 / 正极。但今年进步到 3 分钟左右的充电时间,确实很惊艳。不过相关论文尚未发表,看不到更多的技术细节。
不过,真正有用的技术进步和科学发现并不屑于发表论文,哈佛大学技术开发办公室已向 Adden Energy, Inc. 授予独家技术许可,后者则融资 515 万美元作为种子轮。后续则是产品转化,而不是发论文、拿课题、评院士了。
这个创新如果未来量产产品的品控和成本都很优秀,无疑是对锂电池技术的一种颠覆——无论是对现有使用场景还是配套基础设施,都是颠覆。
锂电池的最大、发展最快的应用场景应该是电动汽车了。目前限制电动汽车推广的主要问题还是能量密度、充电速度、充电基础设施、电池寿命、电池安全性和废旧电池残值的一系列问题。
如果真的出现高安全性、寿命长、充电速度快的锂电池,就算能量密度、峰值功率稍微低一些,也仍然对市场有巨大的诱惑。对于电动汽车的推广和碳减排无疑是非常有利的。充电 3 分钟续航几乎拉满将有可能成为现实——充能使用体验无限接近于燃油车。
假设我们预估这个电池能量产,能量密度咱们往保守了估计,大概车载电池会在 80kWh-100kWh 这个区间。3 分钟充满,咱们按 5 分钟算吧,就是 1/12 小时,好家伙充电功率要飙到 960kW-1200kW。
这啥概念啊,家里用的 1.5 匹壁挂式空调功率一般是 1.0-1.3kW;特斯拉目前最多的充电桩一般是 120kW(已经有液冷超级充电桩最高可达 600kW,但普及率太低),这可是 8-10 倍的差距啊,现在一大堆公共充电桩也就是 60kW 左右,但是覆盖面积已经很大了,这些旧设备升级恐怕不太容易。而且假如今后真的实现了 1000kW 高功率的充电技术,那充电站对城市电网的冲击也太大了。
电池技术进步带来的红利如何落地?这对充电基础设施的挑战也太大了。或许今后充电桩采用大型储能单元(电池),收集太阳能、风能等绿色能源,并且在用电低谷期容纳市电,用于高峰期电动汽车充电。
一句话提要:
这个进展,对于 Xin Li 教授和他的初创公司是前进了一大步,但对于动力电池行业来说,只能算是一小步——中美日动力电池行业的竞争,才刚刚开始。
第一,固态电池肯定则动力电池以后的发展方向,因为它的安全性是液态锂电池所达不到的。
所以这方面的任何进展对行业都是具有促进作用的。
第二,一般来说,从实验室产品到商业化生产,还有很长的路要走。
生产工艺、成本、体积、稳定性等,每一关对于商业化量产来说,都可能是个大坎。李教授公司刚刚获得第一笔融资,他的产品最终能不能商业化、商业化之后有没有竞争力,还有很大的变数。
第三,中国有大量的企业和科研机构在研究固态电池,总的资金和人员投入应该是远超美国和日本的。
国内正在研发因态电池的企业,包括但不限于:
1、北京卫蓝
2016 年成立,专注于固态电池的研发与生产,卫蓝新能源脱胎于中科院物理研究所。目前北京蔚蓝正在与蔚来汽车合作,将基于 ET7 车型,推出续航 1000 公里的半固态电池,能量密度 360Wh/kg,电池容量 150 度电,预计 2022 年底或 2023 年上半年实现量产。目前该公司还未上市,蔚来汽车是其大股东,小米、华为哈勃、吉利汽车也是其股东。
2、清陶能源
2016 年成立,专注于固态电池的研发与生产,率先实现了固态锂电池的产业化,建有国内首条固态锂电池生产线,2023 年,续航超千公里的长续航固态电池将会在上汽的新款车型上实现应用。上汽、北汽均参与了清陶能源的投资,当升科技是其电池材料供应商。
3、赣锋锂业
旗下子公司赣锋锂电,于 2022 年 1 月,完成了首批搭载固态电池的 50 辆东风 E70 电动车的交付工作,开始了车辆的试运行。2022 年 7 月,已开工建设新型锂电池科技产业园,规划形成 10GWh 的电池产能以及 10GWh 的 Pack 项目,拟建成国内最大的固态电池生产基地。
4、辉能科技
固态电池龙头供应商,公司预计 2023 年实现 100% 硅氧体系,2024 年实现锂金属负极体系的全固态电池量产。
5、宁德时代
作为锂电龙头企业,自然不会错过下一代电池技术,公司已深耕固态电池多年,并作出了电池样品,但没有详细的量产时间。
6、比亚迪
凭着刀片电池出圈,2016 年起就自研固态电池,也发布了多个固态电池相关专利,但目前一直没有消息,不过比亚迪喜欢憋大招,这是一贯作风,不会老早的宣传自家产品。
以上介绍摘自网络,仅列举了几家知名的龙头企业。另外还有大量的中小公司和大学、科研机构在研究固态电池技术。
美国的优势在于基础科学和人才储备大幅领先,科研基础最坚实,科技人才创造性强,资本市场孵化能力强、资金雄厚。缺点在于产业化基础不够,除特斯拉外,缺少新能源车和电池的产业基础。在这样的环境下,科研成果商业化相对比较困难。
中国的优势在于产业化基础最为雄厚,新能源汽车和动力电池的企业数量和出货量都远远领先于其它国家,科研成果容易落地,可以通过 “小步快跑” 的方式不断迭代,这对商业竞争来说是非常有利的。
中国的这种贴近产业的竞争还有一个特点:真正的技术创新是倾向于不公开的,因为任何一个可能产业化的技术创新,都意味着占有率的扩大和巨额的利润,当然要尽量藏着掖着,不让竞争对手知道自己的进展是有利的。相反,在巨额的潜在利润面前,谁会在乎发论文的那点儿虚名呢?所以我认为中国在这个行业的技术实力可能比公众知道的更强。
日本的特点是深耕固态电池的领域较早,但科研实力如美国,产业化能力不如中国,高不成低不就,整个日本的科研界也是一潭死水,缺少活力,个人不太看好。
最后,这个 Xin Li 在哈佛有个实验室,他的团队成员几乎全是亚洲面孔。
上面的链接是他的实验室人员介绍,一共 11 个人,9 个亚洲人(大概率都是华人),两个白人。。。
以美国现在对华人的防备和不友好,我觉得美国科技发展的前途有点儿。。。堪忧。
我记得当年在实验室,隔壁组有个做太阳能电池材料的老师出过一篇论文,材料的数据特别好看,唯一就是有一个问题,里面用到了金元素。
当时我就在办公室里听见一句 “数据好看也没有用啊,没法产学研结合,上不了项目”。
所以你说的这个改变,是学术上的改变还是技术上的改变?
材料不明,价格不明,稳定性不明,应用状态不明,充电设备要求不明,量产可能性不明……
目前只是开发完成阶段,如果要应用的话还有各种各样的测试,真正商用的话又有很多条件需要达成。至少等应用在新能源车上再做判断吧。
再等 10 年看看
哈佛大学约翰 A. 保尔森工程与应用科学学院材料科学副教授 Xin Li 实验室的工程师团队,**刚刚介绍了他们新开发的一种固态电池,特点是能够经历上万次循环、且充电速度短至仅三分钟。**这项革命性的技术,为其初创企业 Adden Energy, Inc. 带来了哈佛大学技术开发办公室的独家资助,以开发可用于未来电动汽车、性能优异且可靠的改进款固态电池。
据悉,这支研究团队中汇集了 Xin Li、Fred Hu、William Fitzhugh 和 Luhan Ye 等多位博士研究员。
而 2021 年创立的 Adden Energy,则致力于开发适用于各种场景的手掌大小的软包电池。如果一切顺利,相关技术有望被运用到未来 3~5 年内的全尺寸 EV 动力电池。
Xin Li 在接受采访时称:
固态电池是汽车电动化的一套必经之路,而我们正着力于将这项技术商业化,且这项技术相较于竞争方案是独一无二的。
实验室中,我们已在电池的使用寿命内实现了 5000 ~ 10000 次的充电循环 —— 相比之下,同类产品最好也只有 2000 ~ 3000 次。
更棒的是,我们认为这项电池技术基本不会遇到任何规模化的限制,这点有望改变行业的游戏规则。
Teslarati 指出,与使用液态电解质的传统锂离子电池相比,固态电池在两极间使用了固态材料。
只是受制造工艺过于复杂的影响,电动汽车制造商难以迅速转向固态电池技术。更何况对于研究人员来说,他们也一直没能找到更理想的解决方案。
好消息是,得益于哈佛的资助、以及今年早些时候拿到的 515 万美元融资,Adden Energy 有望将最近成功开发的巴掌大小的电池,推向可生产全尺寸 EV 动力电池的更上游工艺。
在生命周期内,Adden Energy 不仅做到了三分钟极速充电、还让新型固态电池实现了上万次的使用循环,并显示出了远胜于锂离子电池、并更可预测的高能量密度和稳定性。
最后,Xin Li 与其他 Adden Energy 创始人都认为,固态电池的发展,有助于普及和提振 EV 市场的整体份额。
#抱歉发布一则寻人启事#
孩子失踪两个月,警方至今毫无线索。求助广大中国人民帮忙紧急寻人!急寻 7.15 晚上 9 点多钟在重庆市南岸区大兴场码头失踪的 10 岁女孩轩轩,我的外甥女,失踪时身穿蓝色连衣裙,扎马尾辫(同我头像 / 查看主页)联系电话:杨女士:18723474448 张先生:17830212713 轩轩小姨:15993074832 希望大家能帮忙找到线索,感恩!
无意占用公共资源,但我们真的需要各位爱心同胞的帮助,家庭已遭遇灭顶之灾,每一天都在等奇迹。即使警方早已放弃,即使警方办案的方法一直是想尽办法做家属的思想工作,我们也永远不会放弃。
所有电动车电池强调充电快的,都是路子错了,知识越多越 xx。
现在电动车都是 70-100 度。我就按 70 度算。
给你一个黑科技,一秒钟即可充满电。而且完全可商用,不需添加任何成本
你猜谁不答应?
——国家电网。
这一秒需要几 k 千瓦时的功率,下一秒不用了。电网怎么负荷的了?
充电是要经过电线运输的。
充电功率做到 150kw 已经是极高了,这样充满一个 70 度的电池也得 40 分钟左右。
再快的充电速度在商用领域毫无意义。
当然可能弄储能电站可能有用。
电车电池最重要还是衰减——包括时间衰减和充电次数衰减两种。一个电池能不能保证 10 年不衰减比 1 万次充电更有意义。
还是以电池度数为例。70 度电池假如可以跑 300 公里。那么 1000 次充电就是跑 30 万公里。几个家用车能跑到这么多?
正常家用一年也就是 2 万出头吧?
现在的这些研发,更大意义上是用作储能电站方面的。
家用电动汽车上首要是安全、次要是国家方面的充电桩大基建、再次要是电池成本。最后的最后才是什么充电次数和充电功率
敲响了燃油车的丧钟?!?
给个传送门。这个新闻报道估计是在讲他们 21 年的 nature(https://www.nature.com/articles/s41586-021-03486-3)和最近发的 JACS Au(https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacsau.2c00009)。
估计做固态电池的早就研读讨论过这个文章了。惊讶于这么久都没有大佬出来正经分析下相关论文。。。
论文拖延症 ing,简单看了看。
首先看了下通讯作者,ceder 组出来的,14 年共一 science,哈佛,肯定是大佬了。ceder 组做的那些我也不懂,只知道 09 年 ceder 组快充的 nature 被 goodenough 怼过,小木虫上也有人讨论过。
再扫几眼文章的图和实验参数。应该主要的亮点是提出了多层固态电解质和石墨涂层显著提高电流密度,解决了固态电池负极枝晶刺穿和临界电流密度天花板的问题吧。20C 倍率这个指标是个 trick,因为按加的比较少的正极材料算的(70 wt% \times 2 \rm mg/cm^2)。所以还是看看电流密度。厉害了,8.6 到 43 \rm mA/cm^2 ,这个极化比液态电解液还小,循环性能也吊打,非常鹅妹子嘤。再看看厚度 400 μm 加 120 μm,这个厚度减分了,加上低的活性材料载量,还是个模型体系,这个路线能量密度短期看比较低。
JACS Au 开源的(CC BY-NC-ND 4.0)。引用两个文章图。
总结下我的浅显理解,指标很漂亮,概念很有意思,对于研究临界电流密度可能很有价值,但是工程还比较远。希望固态电池大佬来继续解读。
第一眼以为是哈工大,这下佛了!
做固态电池的人那么多,这个回答下边却那么水。
甚至没有一个人提到他用的电解质是什么体系,是全固态,还是半固态,或者说准固态。
一个在固态电池领域划水的学生,想说一句,高谈阔论的某些知乎儿就这????
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那个高赞的菲利普医生,你就别误导人了。隔行如隔山,为什么要去瞎讲呢。为了点粉丝,瞎普及还不如不普及,说不吝赐教,然后我说了几句就拉黑我了。直到我刚刚想普及一下怎么个抑制锂枝晶的时候才发现的…..
就真的在那里瞎讲啊。固态电解质是代替隔膜与电解液,抑制锂枝晶重要的一点就是通过界面调控去促进锂在负极的均匀沉积。
电解质分解抑制锂枝晶,去年在 nature materials 上有一篇卤化物固态电解质的,就是锂能与固态电解质反应,生成快锂离子导体相的混合物,阻断锂枝晶继续生长(化学反应,锂金属具有强的活性)。结构应该是 Li/S1-S2-S1 / 正极,S2 用于反应阻断锂枝晶的生长刺穿。S1 侧可以长,但是不反应。
这是回答你的。
便携式肯定是可用的,电池做小容易,集成大的还需要设计,因为需要解决电池组产生的大量的热的问题。
有人提到的散热问题,其实蛮核心的,因为锂本身的熔点也就 180℃左右,所以锂的用量非常关键。锂金属电池不一定用锂负极,还有无锂负极的锂金属电池,就是靠着正极中本身的锂进行沉积,这就对电解质本身的传输效率要求很高了,也就是你路径中损耗要小。
固态电池,问题蛮多的,但是现在就是很火,这种问题下胡编乱造可能就容易被打脸。(虽也很多水(比如我),但也很多正儿八经做攻克。)
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我解除匿名了,我笑了,菲利普你贴出我的答案,表现出谦逊无比,但是为什么拉黑我啊(我只能揣测,互联网实属给玩明白了)。其实面对一些我能解答的问题,我个人还是很乐意跟大家讨论的,上边就是我本来想回答的一些问题,发现被拉黑了,笑死….. 而且我好像并没有说什么不合理的话吧。。。。。
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“没人回复可能是大家不感兴趣”。(在这回复你,是因为菲利普设置我不能回复。。。)
真话是,实验室成功的电池一年出来十几种,但是没有一个预计何时能产业化。日本的固态电池实验室出来很久了,所说产业化要到 2030 年。不能产业化的技术,都是几张纸。
另一个可能就是科技信息战,带偏一些企业的发展重点或是发展方向。
提醒就是,根据实际需求,能产业化的技术,才是值钱的技术,小步快跑的技术,既有技术含量,也有经验水平。
接下来是正文,是作为一个参与 “锂电池” 配件制造的中小微企业相关人员,是如何来看待这项研究的,以及现在锂电池生产的真实情况究竟如何。(又及,本人谈及内容不涉及宁德时代、比亚迪这类超牛批大厂,它们有自己的技术和门路。)
锂电池这块,其实按照品质来说,大致有中高档产品和低档产品之分。这两类产品,其制造工艺和原料是完全不一样的。但里面的电解液没有差别。为什么会造成电池品质高低…… 我不能说哈~
那么,现在的锂电池是第几代呢?据说是第二 / 第三代。至于,为什么是第二 / 三代…… 这个则是不好说(我不能说羊头狗肉,但最起码是市场需要,明白么)。
同时,东南亚有没有锂电池生产能力呢?没有哦~~~完全没有。他们连生产柱状电池都够呛。欧洲有没有锂电池生产能力呢…… 也许没有哦,不是没技术,是绿党太厉害哦。米粒坚有没有生产能力呢?啊…… 也许有,不是无法确定,是不能确定。大家明白这个意思吧。
别和我提日韩哟,日韩的技术人员全在中国蹲,要么就是在东南亚摸鱼。大家还别不高兴,我们的锂电池技术主要就是某霓虹国转移过来的。
由此可见,中国在锂电池制造方面,可是很有优势的。销量应当很好啊~~尤其是高档品嘛~~
这两年疫情叠加能源危机和原材料涨价,经济不景气,欧美在事实上消费降级。出口订单正在一路从中高档品往中低档下滑,订单价格和数量也在肉眼可见地萎缩。(有意思的是,贴标却还在贴高档品,大家意会一下。)
所以对我国的电池生产厂家来说,是非常不妙的。大量老牌厂家开始生产 pak 类产品。这是一种很特殊的产品类型,不要问具体情况,问就是欧美买的电池越来越不经用。所以当地民众越来越倾向于买品牌货、名牌货。但是你猜,杂牌和名牌是不是一个厂生产的?(doge 脸)
与此同时,我国前两年因为环保和产业升级的需要,电池厂的产品实际是升过级的。熟悉实业的人应该知道,和产品升级相对应的往往就是更换生产线。而更换生产电池的生产线和生产设施的费用可不是几万几十万。不少工厂甚至要重新建厂房……
一般这类投资,预期成本回收期为 3-5 年。大家可以掰着指头算一算,各大厂家成本回收了没。再叠加贸易战和疫情呢?结论肯定很感人吧,毕竟当年大搞 “环保”,还没出 2/3 年呢,川普就上台了么。
另外,最近实业领域出现了一种特殊情况,就是去年和今年年头,很多企业被扎堆送了一波国际大订单。然而接下来没多久,就是能源危机和原材料全线涨价合并俄乌冲突。
很多接了大订单的企业亏得底儿掉,还要接着完成订单,不然要罚款。越做越亏,越亏越不能不做。不少平衡术高超的厂家也只能做到平帐。根本不像很多人认为的那样,赚了很多钱,而是倒贴!以至于大家不得不怀疑,中国众多企业是被合伙讹了!
所以,我国目前的锂电池制造业的情况,差不多就是这样:第一梯队、最大和最多制造、高中低档任君选择;同时又没订单、没利润、没回本、没有钱,以保本生存为重。
然后我们再来谈锂电池生产中很重要的一个原料——电解液。
国内大量电解液生产厂被取缔、关停,理由一般是没有通过相关环保审核。以至于,最严重的时候,全国仅存北京一家电解液生产厂家可以供货。
没有电解液,你让锂电池怎么生产?!可厂家也拿不出这么多电解液啊!原先的订单还没交付完毕,新产能也不是想扩就能扩。于是全国的厂家排队领号要电解液。厂家之间互相拆借电解液。我还听说有囤货的厂家自己贩起电解液来了。确实,利润比卖电池还高,要什么自行车?!是我我也卖!
所以,电解液在我国的 “地位” 就是这么微妙。你个新 “电解液” 能不能入老爷们的法眼,天知道诶~~
再加上其它答主贴出来的 2013 年的老帖,那固态电解液 8-9 年前就有了?(我保留意见哈)总之,当年没人看好,如今电解液都快成独苗了,根本不愁卖,几多人感兴趣?!(虽然最近可能有其它解封的厂家了,但是还是少。)
当然了,大厂底子厚、技术高,不缺人力物力财力和门路,自然不会吝惜投资新技术。但大厂也是 “厂” 精,想走大厂路径,会很难。而普通企业又是几乎没有能力做头一批涉足新技术的。毕竟现有的技术已经在给我挣钱了,我凭啥把我的产能贡献出来给你试验?又不能我独家。
不过哈弗的教授们想捞钱,也不是完全没办法,这里有我见过的真实操作,方式有两种,可以参考一下:
想凭借一篇疑似冷饭新炒的报道,就来中国淘金还是算了吧。中国人又不是傻。有些靠 “新能源” 骗钱的诈骗犯也要记住这一点哦~~
在疫情之前,我曾经参加过一个创新沙龙。在沙龙里一个年轻人向我们介绍了所谓的超级电容器。
他讲的是石墨烯电池。
给我印象最深的是:这种电池充一次电只需要 3 分钟。而且可以跑 1000 公里 — 作为汽车能源。做手机电池,充一次 3 分钟,可以用两周,注意不是待机两周,而是 24 小时 X14 天游戏。
我们毫无疑问被震惊。
他的演讲是 45 分钟,回答问题则用了 120 分钟。
问的最多的是:量产了吗?没有。
中试了吗?没有。
。。。。。。。。
晚上喝酒的时候,一个某著名大学教授总结了一下:实验室的课题产品,应该是缺经费了。
不要邀请我回答固态电池的任何问题,那个女人的课题和我没有任何关系了。
十年前就在吹类似的东西,整整十年了,还在吹这种东西
结果翻来覆去还是锂离子电池,甚至从三元又翻回了磷酸铁锂
什么固态电池,钠电池,镁电池,铝电池,一个个跟可控核聚变一样,永远差十年量产
但凡这种电池信息有一点点可信度,各大车厂现在就不会在什么自动驾驶智能座舱上面卷
但凡蓄电池真的五年后能够如此脱胎换骨,国家疯了给燃料电池行业进行补贴,你觉得燃料电池不靠谱吧,这哥们比以上这些绑在一起都靠谱
不知道新型固态电池什么时候可以量产?如果能量产,成本是多少呢?
如果以上的问题,都不是问题的话!
那将会直接颠覆目前新能源汽车的格局,迎来真正的 “新能源纯电时代”!!!燃油车终将落幕!
重复充放电 1 万次,据说电池寿命达 25 年。远高于现有三元锂电池 3000 次和磷酸铁锂的 5000 次,当然咱们的国货之光比亚迪的磷酸铁锂电池,官方称循环可 10000 次,但容量只有初始的 70%。将大幅度提高困扰新能源汽车推广阻碍之一 “二手车保值率”!
充电 3 分钟就可以充满电,几乎与加油的时间没有差异,比换电模式更加快捷,如果配合上无线充电技术,简直不要太香了!停车等红灯的功夫,可能你爱车就完成了充电补能,直接解决了两个遏制新能源汽车发展的瓶颈问题:1、续航里程焦虑;2、补能时间过长!
据国外公开资料显示,该电池采用了一种新技术,可防止锂金属阳极中形成枝晶。全新的固态电解质至关重要。该电解质采用多层设计,其结构是将不太稳定的电解质夹在更稳定的固体电解质之间。能够使其承受超高电流密度,但是不会穿透锂枝晶。该技术目前仍处于实验室内,如果商业化至少需要 3-5 年时间。
原先烤肉十分钟,现在 10 秒全烤透。
能够量产才好
等哪个手机或者新能源汽车用到了再说吧
需要市场去检验
作为化学电池,无疑就是选择合适的正负极材料和在其之间建立承载离子互通通道的载体。如果要想提高使用寿命和缩短充电时间,那就要提高离子交换效率和离子寿命问题。
这个就像甲乙两个货运站,需要将各自的货物运到对方,那么如果想要运得快,那么就要解决两个问题,一个是车子的数量和速度,一个是甲乙两地道路的距离和宽度,甲乙货运站就是俩个不同极性的极片,车子就是离子,道路就是承载离子的载体。要想运的快,那么就要车子多和速度快,同时道路要宽,距离要短。
我们报道中的所谓固体电池,其实就是解决了这两个问题。
我们现在的电池由于担心两个极片之间距离太近引起枝晶短路,所以往往人为的增加了距离,这样就将道路的距离拉长了,由于过长的道路占用了空间,在电池体积不变的情况下,道路的宽度也受到了制约,所以无法快速的完成甲乙两地的货物交换。
而作为固体电池的概念,其实就是将电解液中设置了一个薄膜,这个薄膜有利于离子通过,但可以阻挡电极表面金属枝晶的穿透,避免电池短路失效,这样我们就能实现道路的短距离,由于道路距离近了,节省了空间,同时也能增加道路的宽度,所以道路变得距离更近,宽度更宽。同时由于避免了枝晶短路的因素,所以可以高电压充电,也就是给车子增加了 “动能”,促进离子互通的速度,这样车子的速度也就提高了,同时短路情况也得到了解决,那么电池的寿命也提高了,所以在车子速度提高了、道路宽了、距离短了的情况下,甲乙两地的货物互换效率也就提高了。
综上所述,报道中的这种电池可以实现。
没有技术上的限制
大疆 2022 款 T40 植保无人机飞行电池参数:
容量:1.5kWh
电压:50.4V
放电能力:约 170A(最大起飞重量海平面海拔悬停)
充电功率:9kW
充电时间:约 570 秒 (约 35°C 实际作业环境)
寿命:正常使用 1500 循环
价格:8500 人民币
各位顶电车的踩电车的可以想想,为什么电动车上不用这个电池?
ps:我把老款飞机退役下来的电池接在电瓶车上,快充 20 分钟充满,带个充电器相当于无限续航
让我想起了某公司前些年说要发布什么石墨烯电池,十分钟充满,一部手机可以有一万多毫安时的电量……
我当时别提多激动了…… 钱都准备好了,就等着新手机发售,结果……
全 TM 是些歪媒体瞎 BB
个人建议,没有拿出来卖的东西一律没必要去关注,只会让你失望。
作为门外汉,想简单说一下自己的感受。
华为手机的超级快充,几分钟就能充满大约一半的电量。这一半的电量显示的并不是虚数,是结结实实百分之五十。我平时上班大部分时间用电脑,不怎么玩手机,所以这一半电量能用一天。我这款是 P30,19 年买的手机,到现在电池依然很给力。
这都是三年前的技术了,仅仅是充电快待机时间长就给了我莫大的便利。
最近买了一台百元的飞利浦便利灯,也是充半小时,但待机却长达一周,而且色温和亮度自由切换,凭借的就是电池给力。就是下面这台。我妈经常拿着它当手电筒用,移动时照明可比手机方便。这要是充一天待机半天,我肯定不买。
[
飞利浦 (PHILIPS) 酷侠学生宿舍神器寝室学习 LED 充电
京东
¥149.00
去购买
哈佛的这项电池新技术如果能大量且廉价普及,得是多么利民便民?光我能想到的我家里用的电动车,电动汽车,无线吸尘器(吸十分钟充电 4 小时的踩坑货),以及我心向往之的那种能承载单人在天上呜呜飞的飞行器,刷个视频的时间立马满血复活,啧啧,这体验感真的,怎一个爽字了得。(所以人类是多没有耐心的动物啊,即时满足感太迷人了)
其他对生活的改变我作为一个普通消费者难以想象,但无比拥抱新技术提升人类触达的边界,奥利给!
————
ps,现在喷子太多了,知乎已经快成喷乎了。你手机为啥充电又烫又慢去问售后,我的手机就是这么给力,谁还不是个本人实测了?我就是一名消费者,非技术党,专业的词汇我不懂,很明确的一点就是我手里正在敲回答的这台 p30 巨给力。一张嘴就说别人瞎说的用户,网络不是撒尿之地!
用微信搜一搜查了一下,这种 nature 肯定有科研公众号跟进,一看是去年五月的成果,为啥现在才冲上了第一咧,啊,好像是他的初创公司最近拿到大笔融资了…
逛了一下其它回答,大部分不太懂固态电池和这个文章里的硫化物固态电解质,我正好略懂一点。
为什么要搞固态电池咧,因为目前的电池续航不够和容易着火很大程度上和电解质材料有关(当然也和正负极有关)。想要获得更大的能量输出,正负极之间的电压就要更高,但电压差大又容易让中间的电解质分解。现在的液体电解质的电压窗口就是 3V 多,而固态电解质可以做到 5V(主要指氧化物)。能耐高电压了,负极材料就可以换成金属锂,比起现在的摇椅式电池,无疑大幅提升了能量密度。再者,固态电解质本身可以起到阻隔作用防止正负极接触,使得电池中间不需要隔膜,可以进一步减小体积。最后,从安全性角度看,固态电解质不会像电解液一样遇到空气容易着火,耐温性好(就是硫化物电解质可能会冒点硫化氢),理论上可以有效抑制热失控现象。
但是,这么好的设计为什么落实不到生产呢?,因为固态电解质有它固有的问题。首先固态电解质大体分三种:氧化物、硫化物、聚合物。氧化物固态电解质就是耐造,稳定性特别好,无论是界面稳定性、热稳定性还是电化学稳定性都比较优秀,但是一方面本征电导率还有不足,一方面晶界电阻和正负极界面电阻很大。硫化物电解质本征电导率、界面电阻都挺好,热稳定性也不错,但是比较有潜力的产品对空气和水稳定性很差,这对工厂批量生产可就要了命了,无尘除湿车间已经很贵了,要是还要除氧的话… 同时电化学稳定性和界面稳定性也不太好,这对循环性能影响较大,也是这个文章解决的问题。另外前面这两位爷还不能用现在的卷对卷工艺来生产,因为这俩柔性不行卷不起来,需要全新的电池结构设计和自动化工艺设计。聚合物电解质柔性就很好,用现有工艺直接造也行,但是它的电导率极为蛋疼,氧化物看到了都要直呼真低,电化学稳定性也一般。文章里的另一个关键词锂枝晶,是因为使用锂金属负极的时候,锂金属要不断的溶解与沉积,在大电流(也就是快充)的时候容易不均匀,就会导致一个小突起,但这个小突起反而会进一步促进锂离子的沉积,于是就会慢慢长成一个树枝一样的枝晶。这个枝晶在电解液和聚合物电解质里可以说畅通无阻,可以扎穿,一旦接触正极,就会断路放热,产生安全隐患,理论上致密刚性的氧化物和硫化物可以防止枝晶穿刺,但是实验证明枝晶可以沿着晶界和循环过程中无论是电解质分解还是其它原因产生的裂缝生长。
介绍完背景小知识,回到这个论文,大致应该是(我就看了看公众号的介绍),在硫化物里面有一种电导率很高的电解质 LGPS,但是这个电解质对锂金属很不稳定,与锂金属接触会分解,所以一般研究这种电解质要用锂铟合金负极,另一种 LPSCl 电解质(目测是改性的硫银锗矿型电解质),可以有效的防止界面反应。
这时研究人员想到,锂枝晶是沿着裂缝或晶界长的,要是我在他长的时候把裂缝堵了,不就不继续长了嘛,这个时候,LGPS 遇到锂金属会分解的性质就派上用场了,课题组制备的奥利奥结构电解质把 LGPS 放中间,这样它不会和负极接触就不分解,LPSCl 电解质也不分解,但是会长枝晶,一长到 LGPS 层,LGPS 的分解产物就把裂缝堵住了,就抑制了枝晶继续生长,所以这个文章的亮点就是惊人的长循环能力和快速充放能力。
这个研究很巧妙的让 LGPS 的劣势转化成了优势,登上 nature 可以说一半靠惊人的性能一半靠巧妙的设计(不然可能就是 advanced materials 了)。
但是为什么很难落地呢?首先它还是硫化物电解质,而且含有不稳定的 P-S 结构,可以预见的是在潮湿空气中产生硫化氢几乎不可避免,这个问题是硫化物电解质工业化最难冲破的关卡,因为这不仅是对生产环境的大考验,原料也必须购买高度无水品,成本进一步增加。同时,从粗浅的阅读看下来,LGPS 中的 Ge 元素异常重要,但这玩意儿非常贵,看硫化物的文章就会发现,很多的研究就是在试图绕过 Ge 的使用,如果 Ge 的作用真的无法替代的话,那这个电池就算生产出来也只会在一些特种行业或者高端车上才会用,因为原料真是太贵了。还有前面提到的自动化生产工艺,这其中肯定还有很多的路要走。
哈佛大学华人教授搞了个新型固态电池,成果已发表在 Nature 杂志上——
充放电循环高达 1 万次,最快 3 分钟充满电。
相较而言,目前最好的固态电池循环次数为 2000~3000 次。
主要原因在于,他们设计出一种 “三明治” 电池结构,哪怕在 20mA/cm² 这样的超高电流密度下,也不会出现**锂枝晶穿透**现象。
就在最近,这位教授成立的初创公司,被哈佛授予了独家许可,目前已融资 515 万美元(约 3570 万元人民币)。
实验室的最新成果,正在大步迈向商业化落地……
研究成果,发表在 Nature 杂志上。
这种新型固态电池,在 20C 充电倍率(8.6mA/cm²)下充放电循环 1 万次后,电池容量剩余 82%。
在 1.5C 充电倍率(0.64mA/cm²)下充放电循环 2000 次以后,电池容量剩余 81.3%。
同时可以在微米级正极材料中实现 110.6kW/kg 的功率密度和 631.1Wh/kg 的能量密度。
最新报道称,这种固态电池最快 3 分钟可充满电。当时这篇论文给出的结果是,10~20 分钟内完成充电。
之所以能大幅提升电池的循环性能,主要归功于电池结构创新——他们设计了一种类似三明治的对称结构。
从左到右依次是:
锂金属阳极→石墨→LPSCI→LGPS→LPSCI→石墨→NMC811 阴极
意思就是,锂金属作为固态电池的阳极,单晶 LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2(NMC811)则作为阴极。
石墨介于锂金属阳极和第一层固态电解质之间,主要用于隔热。
值得一提的是,如果没有石墨或金属铟这样的保护层,电压一升高,电池(锂金属为阳极,LGPS 为电解质)就容易短时间内失效。
如图所示,三层固态电解质厚度相当。
夹在两边的第一层固态电解质为 Li5.5PS4.5Cl1.5(LPSCI),特点在于对锂金属表现较为稳定,但容易发生锂枝晶穿透。它的存在能够稳定锂金属和石墨层的主要界面,并降低整体过电位。
夹在中间的第二层电解质为 Li10Ge1P2S12(LGPS),对锂不那么稳定,但不易发生锂枝晶穿透。
中间这层电解质也可换成 Li9.54Si1.74(P0.9Sb0.1)1.44S11.7Cl0.3 (LSPS),也能获得类似的性能表现。
这样的安排好处是,锂枝晶可以穿过石墨和第一层电解质,但到达第二层电解质时被 “拦截” 下来,真正解决了锂金属电池的一大难题和痛点——
电池反复多次充放电,陶瓷颗粒中会频繁产生微米或亚微米级裂纹。裂纹一旦形成,锂枝晶穿透及短路现象就难以避免。
“三明治” 中间的这层固态电解质,恰好让锂枝晶无法刺穿整个电池,从而避免了电池正负极发生短路甚至起火。
除了提高安全性,这种设计还让电池在 0.25mA/cm² 电流密度、室温的情况下,循环使用 1800 小时,性能表现远超单一固态电解质的电池。
首先要理解什么是固态电池。
固态电池,就是指采用固态电解质的锂离子电池。
工作原理上,固态锂电池和传统的锂电池并无区别。
两者最主要的区别在于固态电池电解质为固态,相当于锂离子迁移的场所转到了固态的电解质中。
一般按照正负极材料的不同,固态电池还可以分为固态锂离子电池、固态锂金属电池(以金属锂为负极)。
产业链方面,固态电池产业链与液态锂电池大致相似,两者主要的区别在于中上游的负极材料和电解质不同,在正极方面几乎一致。
固态电池核心优势首先是高能量密度。理论上其单体能量密度最高能达到 900Wh/kg,有望彻底解决里程焦虑问题。
其实目前的动力电池已经能达到 1000 公里续航,比如宁德时代就有相关产品。
但这是在电池包结构、制造工艺上投入大量成本换取的有限进展,这条路线的上限不高。
而固态电池的 1000 公里续航,其实是一件很容易的事,也就允许企业把更多成本投入安全、能源效率等等方面。
其次是高安全性,许多无机固体电解质材料不可燃,聚合物固体电解质存在一定可燃风险,但相较于电解液安全性也大幅提高。
基于这两点,固态电池也被认为是未来动力电池最有希望的发展方向之一。
目前的阶段,固态电池仍然处在研发试制,国内外都有重要玩家跟进。
据前瞻产业研究院梳理,目前全球范围内约有 50 多家制造企业、初创公司和高校科研院所推进固态电池技术。
欧美车企对固态电池初创企业关注度较高,车企通过收购、投资在固态电池领域中的初创企业如 Solid Power、SolidEnergy Systems、Ionic Materials 等以获得技术储备。
日韩方面,日本车企在固态电池上的研发起点相对较早,最早入局的丰田在 2008 年就与固态电池创企伊利卡(Ilika)展开了合作,三菱、日产、松下等大部分企业也纷纷加速布局固态电池行业,争取早日实现量产。
国内方面,国内企业不及西方起步早,但越来越多的企业已经参与其中,参与主体包括**赣锋锂业、宁德时代等电池企业;更有其他领域企业看好固体电池跨界投资,如以汽车零部件为主的万向集团、新能源汽车比亚迪**等。
不过,固态电池的产业化,依然存在不小的挑战。
首先是需要重塑电池行业供应链。
其次,固态电池采用的预锂化硅碳负极或远景金属锂负极、高镍正极、固态电解质等新科技材料生产成本远高于目前对应的材料,降本之路极其艰巨漫长。
第三点,是固态电池本身的快充效率不佳。一般固态电解质导电率仅为电解液十分之一,的确影响实际应用。
所以 “三明治” 固态电池,其实就是在充电这个问题上取得了重大进展。
最快 3 分钟内充满,并且能循环充放 1 万次,超越了目前绝大部分量产在用的普通锂离子电池。
论文第一作者是叶露涵。
本科毕业于电子科技大学能源科学与工程学院,学的是新能源材料与器件专业。
2017 年本科毕业后拿到哈佛大学全额奖学金直博,进入李鑫教授课题组研究锂金属电池。
李鑫教授在他申请哈佛大学的推荐信里,这样评价道:
叶露涵在本科期间接受了良好的学术训练,有超越一般本科生的创造性和对于科研的热情。他表现出的科研水平让我相信他具有成为哈佛或 MIT 博士生的潜质。事实上,在我见过的本科生当中他的科研表现是出类拔萃的。
他在本科期间,履历表现为:
被评选为 2016 年度成电杰出学生、四川省优秀毕业生。连续两年排名专业第一,三年综合素质排名专业第一,两次获得国家奖学金、唐立新奖学金、人民一等奖学金。
一共发表 10 篇 SCI 文章,其中以第一作者发表 5 篇 SCI 论文,包括但不限于 Advanced Energy Materials (影响因子 15.23)、Journal of Power Sources(影响因子 6.33)等国际期刊。
参与国家自然科学基金 1 项、省自然基金 1 项,主持校级创新创业科研基金 1 项;担任电子科技大学能源学院先进能源材料实验室研究助理,协助导师建立和管理实验室。
还曾与锂离子电池发明人、德州大学奥斯汀分校教授 J. Goodenough 合作,在燃料电池领域发表气体扩散相关的文章。
与剑桥大学教授 K. Zhang、布朗大学教授布鲁克海文国家实验室助理主任 J. Dickersion 合作,共同开发电化学沉积方法在能源存储与转化领域的技术。
与哈佛大学李鑫教授课题组合作开展了功能化锂离子电池、固态电解质相关课题研究。
此外,他还申请了一项中国专利、一项美国专利,并且多项成果受到国家能源新材料技术研发中心、公司等资助总计超 60 万。
论文的通讯作者是李鑫,在哈佛大学约翰 ·A· 鲍尔森工程与应用科学学院担任材料科学副教授。
在这之前,他 2003 年本科毕业于南京大学物理学专业,2010 年博士毕业于美国宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程专业。
他目前在哈佛带的课题研究组,主要专注于通过合成、测试、表征和仿真等方式来设计下一代储能材料。
同时结合电化学、显微镜、光谱学、第一性原理计算和人工智能,以此来获得与材料性能相关性最强的研究发现,用这些来指导新型储能材料的设计,其中就包括锂离子电池或钠离子电池的下一代正负极材料和固态电解质。
与此同时,李鑫教授与他指导的众多学生,于去年一同成立了一家电池初创公司,名叫 Adden Energy。叶露涵就在该公司担任首席技术官。
今年年初,该公司宣布完成 515 万美元(折合人民币约为 3609 万元)的种子轮融资,由春华资本(Primavera Capital Group)领投,Rhapsody Partners 和 MassVentures 跟投。
最近,这家初创公司被哈佛大学技术开发办公室授予了独家技术许可。
技术许可证 + 最新融资,意味着他们已经初步具备了商业化的条件,能够将实验室的成果落地为产品。
李鑫教授表示非常看好固态电池,“如果你想大力推广电动车,固态电池是必经之路”。
之所以这么有信心,他给出的原因是:
我们的技术远超其他固态电池。
我们的电池充放电循环可以达到 5,000~10,000 次,而现在即便是同类产品中最好的也只能做到 2,000~3,000 次。
量产方面,我们没看到有什么限制性因素。一旦它进入市场,可能会改变游戏规则。
我来划重点:
“固态电池是汽车电动化的必然选择。在实验室中,这款电池在生命周期内实现了 5000~10000 次的充电循环,而同类产品最多也只有 2000~3000 次。而且,我们认为在扩大电池技术的规模方面不会有任何限制。这可能会改变电池行业的游戏规则。”
解释一下:
1、这是在实验室的数据,不是在汽车运行中;
2、3 分钟充电的稳定性怎么样?在实验室发热如何?
3、这固态材料是什么?防外破能力怎么样?意思是抗不抗撞?
所以呀,砖家的话还是要认真分析,细品细读!人家说的没错,但人没准没说全部。
电池的充电时间和使用寿命一直是电动汽车的重要痛点,对此而言,发展固态电池似乎是一项很有前途的技术。由初创公司 Adden Energy 开创的新型固态电池,宣称在性能和可靠性方面得到了飞跃。来自哈弗的工程师发明了一种几乎永不失效的固态电池,可以使其满足用户的全用车生命周期。
这家初创公司使用了哈佛技术开发办公室的独家技术许可,用以开发用于未来电动汽车的固态电池系统。该电池基于锂金属技术,可实现最快三分钟的充电速率,其寿命周期更是超过了 10000 次。也就是说,按照每天充电一次来计算,这款电池的使用寿命将超过 25 年。
“我们着手将这项技术商业化,因为我们确实认为我们的技术与其他固态电池相比是独一无二的,” 哈佛大学材料科学副教授兼 Adden Energy 科学顾问 Xin Li 说。“我们已经在实验室中实现了 5000 到 10000 次的充电循环,而在现阶段,即使是同类产品中最好的表现,也只能做到 2000 到 3000 次充电循环,而且我们认为扩大我们的电池技术应用没有任何条件限制,这项技术可能会改变电动汽车行业的游戏规则。”
据了解,该电池采用了一种新技术,可防止锂金属阳极中形成枝晶。创新的固态电解质对这项技术来说至关重要,能够使其承受超高电流密度,但是不会穿透锂枝晶。该电解质采用 “多层设计,其结构是将不太稳定的电解质夹在更稳定的固体电解质之间”。枝晶生长发生在不太稳定的电解质层内,但任何形成的裂缝都会被动态的约束并填充。
根据一年多前发表在《自然》杂志上的一项研究可知,锂金属负极与 LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2 正极配对的循环性能非常稳定。20000 次循环后的容量保持率在 20C 速率下超过 82%。比功率表现也令人印象深刻,为 110.6 kW /kg,能量密度高达 631.1 Wh/kg。结果远高于其他锂离子电池项目,也正因于此,Adden Energy 有信心在未来三到五年内开发出商业化电池样品,并希望改变新能源汽车的格局。
有进步,去年也是他,不过当时充电速度是 10-20 分钟。
到量产还不知道要多少年……
近十年来,数不清的比锂电好的方案问世,到今天,那个上市了?
什么时候能量产商用?
——回答永远是 50 年
这人怎么感觉从名字来看是个华人或者华裔啊?
有知道的吗?
新能源汽车电池技术是核心,谁先突破电池技术,谁就能占据先发优势。
我们现在虽然发展的还不错,如果不能突破电池技术,以后很可能功败垂成,错失新能源汽车发展机会!
如果看这种类似的报道,人类已经永生了。
现在几乎隔三差五就有电动汽车着火给大家助兴,不管是特斯拉还是比亚迪,小鹏蔚来,都有烧车案例,电池行业最重要的是安全,而不是能量密度,也不是极限快充,充电越快,发热越多越集中,风险越大,国内高校做固态电池的也很多,华科也有朋友做这块研究,做的的是电池隔膜材料,按他的说法,实验室做的单项性能都很好,发论文时畅想也很美好,但是商用一言难尽……
如果这个电池进入应用的话,我马上去买电网建设,变压器,电缆的股票。
按比亚迪汉的电池容量七十多电容量,三分钟如果能充满一个七十度电的电池,充电功率得有多大?我猜充电功率可能要超过 1000kW。我不会算,有高手算一下吗?
对比一下——
一个家用空调开一天耗电一两度,一辆新能源车三分钟就充满七十度电。
全国各大城市居民区的电网,电线变压器电缆都需要跟新换代了,否则根本吃不下这么高负载。将来的变化可能是国家先投资五万亿,加快电网扩容吧。
清洁能源的应用,主要是容量和充放电效率,现在的电动汽车充电慢是痛点,充电效率的提高,基本就是革命。
科技创新是生产力,不可否认,只要能大型化,不缺市场。
研究的发展方向挺好的。
给其他相关领域的公司提供一个研发的启迪。
但对实际没什么关联。属于实验室产物。距离商用的距离有很遥远的距离。
就比如很早就有脑机了,但距离虚拟现实技术的应用差距很远。不过科技在发展,总有一天会有专业的人解决这个问题的。
ps 我仍然看好蓄电池领域,不要局限在新能源汽车领域。蓄电池的应用很多。清洁能源可以通过蓄电池的发展进步而更加具有应用性,而不是现在的弃电。
pps 蓄电池的垃圾处理如何能不污染环境也需要相关人士的研究了。我对学霸表示敬畏。
“未来可期!未来可期啊!!”
咳咳咳,
真说到应用还不如人家把一个磷酸铁锂改成刀片电池,不如 18650 改成 4680,不如 CTB、CTC、CTP 之类的底盘,对电动车或者说动力电池方面的贡献大。
毕竟纯电车能达到理论 2000 次循环,是到 100 万公里的里程了。
先低成本量产再谈改变吧。
这种电池一旦投产,现有电动车保值率会比杂牌手机都低
这说明了美国的电动汽车走在了中国的前面
量产价格呢?不说价格的技术,都是骗人
我已经知道了,这种电池就是金属氢。
没有量产前看都不看。
特斯拉要称霸世界了!
在新能源领域,一马当先的特斯拉,在美国本土化技术力量支持下,可以说又有了强有力的秘密武器了。
因为可以看到的是,美国人对于技术保护,所谓的知识产权上的态度有多么强硬,以及任性,比如佩洛西访台造成的东亚局势动荡!
芯片技术保护联盟,还在拉锯战中,固态电池技术又有了突破,明摆着帝国经济,对于世界的霸权主义手段,越来越有恃无恐了!
单就这样一种固态电池技术升级带来,技术创新,技术进步来说,对于未来能源世界的益处,有着多么大的优势,可以看到!
新能源汽车制造内耗,才刚刚开始就不断突破技术创新瓶颈,这样一种利好,对于世界能源替代结果,是显而易见的啊!
但是我们看到希望的同时,也看到了前一段林志颖车祸现场,电动汽车的电池爆炸问题,安全感成为了另外一个,电动汽车隐患问题!
不伦电池技术如何突破,在安全感上如果没有,一个有效保证,有效突破,始终还是一种,有缺陷的技术创新!
也许只有在能耗和安全感,这两方面都可以得到有效突破时,这样一种技术创新的突破,才是我们真正愿意接受的吧!
很多人都提到这项技术离商用还差很远,每年各种黑科技层出不穷,但最终商用的都很少。我不懂技术,所以就不讨论这项技术的商用可行性了。
但我想提醒各位的是,今天的论文和理论,很可能就会成为未来的现实优势。
特斯拉为什么会诞生在加州科技中心硅谷而不是汽车之城底特律?原因就在于,早在上世纪八十年代末,加州就通过了清洁能源法案,开始朝着太阳能、风能和汽车电动化方向努力。他们甚至在九十年出台了专门法案,要求汽车公司每年在加州销售的电动汽车占比要达到 10%。所以才有后来的丰田、通用等公司旗下一大堆技术不成熟也非常昂贵的早期电动、混动汽车的诞生。而正是这些早期电动汽车的技术,为后来的特斯拉奠定了坚实的技术基础。
特斯拉不是近几年才横空出世的,在它身后,是加州白左们长达 40 年的野望。
10000 圈,这踏马什么天顶星固态电池啊,都要赶上锂电容了嗷
固态电池老早之前的概念了,现在出现大突破也不奇怪
正常电池 260WH 上下,也就是现在的锂电池
固态电池能到 500WH 每公斤
而更强的还有锂硫电池,能到 2600WH 每公斤,差不多现在的十倍
按照国家规划,固态电池差不多道 2025 年上下实现量产,现在已经存在半固态电池
这东西应该算是一个临门一脚的技术了
请与我联系,我刚刚继承我兄弟真の始皇的秘密资产 999999999 亿,我可以投资这个项目,为表诚意,烦请缴纳发明项目真实保证金 9.9 万……
有消息报道:美国哈佛大学科学家为电动汽车开发了一种**新型固态锂金属电池,该电池有望实现 3 分钟内完全充电,并且可持续使用 20 年。**相关论文发表在最近的《自然》杂志上。
![](data:image/svg+xml;utf8,)
目前,初创公司 AddenEnergy 宣布已获得哈佛大学技术发展办公室授予的独家技术许可,用于推进该技术的商业化,其目标是将电池缩小为手掌大小的 “软包电池”,其组件封装在铝涂层薄膜中。
**该初创公司是开发固态电池系统的,**它以 Primavera 资本集团牵头的 515 万美元资金已经结束了一轮种子融资,Rhapsody Venture Partners 和 MassVentures 都参与在其中。
Adden Energy 首席执行官 Fitzhugh 曾指出,“2019 年,美国 29% 的二氧化碳排放量是通过运输产生的。车队完全电气化是我们可以为应对气候变化而采取的最有意义的步骤之一。然而,广泛采用电动汽车需要能够满足各种消费者需求的电池。例如,37% 的美国人家里没有车库,所以不可能在家过夜充电。为了使这一细分市场电气化,电动汽车需要在与内燃车辆相当的时间内充电,基本上是在你目前在加油站花费的时间内。”
简单的说,现在美国为了低碳希望采用电车,但接近一半的美国人没有车库,达不到可以在家长时间充电,只能像加油那样去找像充电桩的地方,为了提高效率,希望电车充电和燃油车加油一样花费的时间短,就需要有足够满足条件的电池,这是电车发展必不可少的因素之一。
这款新电池与传统的锂离子电池相比,锂金属电池在相同体积下储存的能量要多得多,而充电时间却比传统锂离子电池少得多。
之所以体积小,能量大,充电时间短,主要是因为这些:
这种电池没有传统阳极中使用的主体材料,锂仅存在于阴极中。第一次给电池充电时,锂会从阴极移出,扩散通过固态隔板,并直接镀在阳极集电器上的薄金属层中,形成阳极。电池放电后,锂会扩散回阴极。
也就是说锂往复于阴阳极之间充当二者,这就消除了常规锂离子电池中阳极主体材料,大大减少了体积。
纯锂金属充当阳极还可以实现锂电池系统理论上最高的重量能量密度,能量也就大,二者共同影响更是提高了体积能量密度。
在这组织结构里,中间有个关键隔膜,这是由致密的、完全无机的陶瓷隔板制成,它是比人类头发还要细的薄膜,然后将其切成与扑克牌的长度和宽度相同的片段。
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如果没有这个固态隔板,锂将形成树枝状晶体,该树枝状晶体会通过传统的多孔隔板生长并使电池短路。
关于这类电池,去年萝卜君也看到过,当时 Sakuu 公司宣布开始建设锂金属固态电池生产试验线。
该公司是 3D 打印初创企业,3D 打印工艺原则上也适用于其他工业领域,但 Sakuu 公司认为在电池制造方面优势最大。
例如,完全不同的材料可以以单层形式喷涂到粉末床上。除了陶瓷和金属,该工艺还使用了 Sakuu 公司开发的一种名为 PoraLyte 的载体材料。这种载体材料有望实现无脆陶瓷层的、带有空腔组件的、简单快速的 3D 打印。
Sakuu 公司最初将其产品定位于两轮、三轮和更小的四轮电动汽车,因为这些车辆需要轻的体积小的电池。该公司表示,如果需要,可以轻松地切换到其他类型和尺寸的电池。
**同样对金属锂电池有布局的还有一家叫 QuantumScape 的公司,**公司通过并购 Kensington Capital Acquisition 上市,合并后公司的企业价值估计为 33 亿美元。不到 1 个月之后,该股市值已涨到超过 477 亿美元,涨幅高达 13 倍。
从 QuantumScape 公告的早前的测试来看,其电池可以在 15 分钟内充电到 80% 的容量,并且能量密度是高端商用锂电池的近两倍。
但现在看,充电时间 15 分钟与 3 分钟的区别以及种种,这些公司终究没有敌过这次《自然》杂志上的 “技术”。
回头看我国,最近复旦大学高分子科学系彭慧胜团队在研究揭示纤维锂离子电池内阻随长度的变化规律,尝试构建一种新型纤维聚合物锂离子电池,例如做衣服的材料就可以实现 “充电” 的功能。
“出门不需要带充电器和充电宝,通过身上穿的衣服,就可以对手机进行无线充电。” 或许可以通过这次研究成为现实。
但从电池本身来说,其能量密度、应用的编织技术、行业标准都仍有很大的发展空间。
这里,萝卜君还给大家整理了一些我国在布局固态的标的们:
而且,就我国而言,相对于这类固态电池,目前主流电池厂商都在大力试水半固态电池。它算是液态锂离子电池和全固态电池的折中方案,但相比这个固态锂金属电池还不是颠覆性创新。
综合现在电池的技术变革,叠加消费类电子产品对重量轻、体积小、容量大、安全性能好、可快充的锂离子电池需求不断增加。在萝卜君看来,轻薄化、高能量密度、高安全性和快速充电是未来行业重要的发展方向。倘若这项电池技术真的商业化,这个市场是 “无法估计” 的。
同时,面对电动汽车和储能市场的快速发展,动力电池在这些方面的表现或更受到消费者关注。接下来,这些技术发展,能否让生活实现科幻片的场景,值得期待。
以上内容由萝卜投研 app 整理发布,专业研报尽在萝卜投研
宁德时代要是能把这个技术买了,或许能股价冲上云霄直奔九重天 。
我的评价是不如钻石电池比较有噱头
难道承认外国人厉害就这么难吗?
就比如这个养狗技术,不仅是散养,而且还自带狗粮,中国一辈子也比不上!
真正的改变是慕洋犬和弯弯崽子多了一些舔狗发挥空间!
我踏马刚才看的第一眼还真以为是什么颠覆性技术呢,结果,居然是进步性技术,这也配上热搜???
这个路子走错了。
电动汽车的电池革命应该是往体重轻和体积小上面探索,而不是追求快充。
功率的瞬间补充既危险又吃硬件,为每个充电桩都配备上千千瓦的变压器是不现实的。
如果研究出一种体积小份量轻的小电池,还能满足几百公里的要求,所有问题就都解决了。
充电站轻松换电池,车上永远有一块儿满电的备用电池。
带来的改变就是:研学产分离。
总不能因为你们的研究来破坏市场规律吧!产品是需要更新换代的。这些你们搞研究的不懂……
搞技术你们在行,但是市场经济规律是你们的知识盲区,恰巧又是我们资本家的强项,我们更懂消费者。
对于普通老百姓来说,方便,快捷,便宜,好用的才是好东西,
量产,能给百姓带来这实惠的就是好产品,实惠的东西当然会有实质性的改变,静待结果!
落地、落地、落地
影响技术转化需要资本、推广、成本、政策等等因素
固态电池趋势不可阻挡,同时研究固态电池的厂家很多,他们会更接地气、也有推广应用等优势
不能落地进而转化的技术太多了,最终只是张草纸
其实,我不懂。
不知道咱现在的电池可以复充多少次,也不知道最快能多长充满。
大概一看,反正人家先进了,能用的次数更多了,充得更快了。
当年发动机时代,日本人德国人美国人(咱乱说的,不知道谁牛)都在研发上下了极大的功夫,因此才能称霸全球。
我们在新能源车的方面,起步较早,并且认为可能弯道超车。
事实上,咱的电动汽车发展确实很快,并且是市场化运作的。因此,我认为咱的发展该是在靠前的。不过后来听说,国内很多企业实际上是为了补贴,并不太注重研发新技术。后来,咱才 “引狼”,把特斯拉给弄到国内来。
如果人家美国这是一项突破性的技术,那可就该重视了。
咱一定得跟上,不能叫老美再超过去,把咱甩在后面。
更新:
突然又想了想,也许事实有出入,是个不靠谱的新闻也说不定。
研发 “超级电池” 就跟收复台岛一样,年年放狠话,年年有新款,但至今没有一款商用
如果这个能商业量产的话,我们的生活就会有比较大的改变,比如,新能源汽车现在的充电问题能马上解决,手机也不用充电那么久,所有电器都可以 portable. 但是研发出来到量产还有很漫长的过程,我们要耐心等待。
科技创新要看实用价值比如成本,看能否落地吧,增加重复使用次数使新能源车储能功用实用化,实现分布式储能站的愿景,有助于电力的峰谷调节,乐见其成,对全社会都是好消息。
技术不懂,完全门外汉。
但始终相信技术改变格局,不管是量变还是质变。
这就坚定了我国的高科技的某些领域,是可能存在弯道超车的可能的,但也存在被越落越远的可能,唯有努力奋斗。
《关于健全社会主义市场经济条件下关键核心技术攻关新型举国体制的意见》。会议指出,健全关键核心技术攻关新型举国体制,要把政府、市场、社会有机结合起来,科学统筹、集中力量、优化机制、协同攻关。
但创新也是一种系统工程。
好多人说举国可以搞出原子弹,也可以搞出高水平芯片,其实不然,因为以芯片为代表的现代科技,是系统工程,但可能弯道超车,在下一代技术上突破。
技术在进步,在从量变到质变。
虽然中间还会有很长的路要走,但是我看好这项技术和它的前景。
容量大和快速充电,这些都是产业化必须要走的路,也是越不过去的坎。
对电动汽车而言,1000 公里续航是个坎,快速充电也是一个坎。值得关注!
据网络媒体报道:号称三分钟就可以充满电,而且可以使用 400 万公里的电池,一上市油车就淘汰,他真的来了,哈佛大学应用科学学院材料学副教授李西在实验中研发了一种新的固态电池,经过测试可以实现循环 1 万次,三分钟就可以充满电。我咋怀疑是吹牛呢?我就找找看看我国有没有这样的
于是该教授与几位哈佛博士共同创立了一家电池技术公司,已经融资 515 万美元。表目前全球市场上最好的电池也仅仅能够循环 3000 次,而他研发的电池可达 1 万次,大大增加了电池的寿命,拥有极高的能量密度和稳定性,他认为这块儿新型电池量产不是问题。
而且即将改变电动汽车行业的游戏规则,油车将毫无优势,一旦量产将大大加速了对油车的淘汰,彻底改全球汽车市场的格局。不管是国外还是国内,只要拥有这样的蓄电池那绝对是件好事,会带动汽车行业大变革。整个世界都会为之点赞。新能源汽车是人类继续的工具。
我觉得很多网络媒体好像是在炒作,更像是吹牛。或者是造势吧,但新能源汽车大量诞生是迫在眉睫的事情,未来地球为了大家和小家,是需要人人积极响应的事情。支持加点赞,只要是保护地球你都是伟大的。
大致浏览了该实验室去年在 Nature 上发表的论文:
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03486-3
本文核心要点之是通过在金属锂电极和硫化物固态电解质之间加一个石墨层,并使用多层的不同固态电解质,实现高速充放电。这对于解决固态电解质下金属枝晶问题是一个很好的思路。然而,这个工作距离实现产业化还非常遥远,甚至这条路都可能根本走不通。阅读这类论文时,判断的方法很简单,看其电池的容量。
从图 S5a 看,其锂 - 锂对称电池的半循环容量仅为 0.3 mAh 左右。其全电池的正极活性物质载量在实验部分标明为约 2 mg cm^-2。虽然说是正常的实验室电池水平,其和实际应用的电池可以说情况好不相同。
按照目前固态电池负极领域的共识,锂金属的自扩散是制约其性能的重要因素。因此不同循环容量下锂负极可能会有完全不同的表现。
该实验室提出的锂 - 固态电解质界面的改性方法值得尝试,但是能否成功还是一个未知数。
至于其在公司开发的产品,目前没有看到有任何有关提高容量的报道,其网站引用的文献也没涉及相关工作。
这样的人才留美国可惜了,召回中国才能发挥更大作用……
现在的固态,全固态,只要是性能好的,基本都偷偷加了电解液。
这有什么,我上次看的新闻,除了
重复次数多,
最快几分钟充满,
还有一个,充电五千次还是一万次,电池的电量保持在 98%,
时间我记的很清楚,17 年,
五年过去了……
感觉把当时的新闻复制粘贴过来了
超级电池实验室里多的是,能大规模低成本量产的一个没有
2022 年哈佛开发二锂固态电池,人类进入曲速时代。
下图这篇新闻的全文。比较遗憾的是作者并不专业,充电时间 3 分钟是一个很奇怪的描述,我认为是作者引用了工程师的科普下描述,真正的意思是最大充电倍率为 20C。另外,这篇报道中的技术性报导内容极少,甚至连电池的容量都没有说明。因此,我认为这个电池还仅仅是实验室初期阶段产品。
谷歌 Xin Li+battery 关键字,最近一年这篇报道是唯一的一篇。所以说,这绝对是一篇炒冷饭的报导,文中所涉及的技术,是 Xin Li 实验室 2021 年 5 月发表的内容。
电池月经贴,
能不能量产下线了再发新闻。
这种新闻对普通人也就看个乐呵,每年出新型电池的新闻都有。
实验室做出来不难,难的是量产后成本够低,副作用可以接受,这就一个都没有了。
1. 这两年质疑固态电解质是否能抑制锂枝晶的文章不少了;
2. 固态电池领域关键的电解质与正负极界面接触问题,尤其是充放电带来的体积变化后,固相与固相之间的接触问问题,并没有有效解决。(除了加电解液,甚至没有解决思路)
3. 固态电解质本征的离子电导率比常用的商用电解液低一个数量级,商用电池 pp 膜大概 20μm,原文使用的固态电解质厚 200μm,超高的倍率性能如果不是在正极载量上做一个 trick,有点超出想象。更何况引入多层固态电解质还会引入更多界面,更大的阻抗。
4.。。。。。。
百年后的人们回看历史必然会发现现在许多项目和研发永动机的项目没有区别,但即使是永动机的失败也推动人们认识到能量守恒。别急,踏踏实实面对每一个科学问题,时间自会证明一切。
充电速度最快三分钟
那充电功率是多少啊
没啥改变,如果你处于这个行业,类似的新闻隔几天就会有一个,而且个顶个的厉害,但是,工程化是一个魔鬼,实验室堆资源都能堆出来,但工程化是要赚钱的,就是东西即要好又要便宜还要保证批量化生产品质稳定,从实验室走到这一步,那真是路漫漫其修远兮。
什么时候量产?
实验型的产品!
石墨烯电池到现在也没普及,当年也是传的神乎其神。
这种电池的价格,估计一般人真买不起。
2022 年 9 月 12 曰,每日经济新闻,引用外媒消息,
美国哈佛大学,材料科学副教授 X in Li 实验室的工程师开发出一种新型固态电池,可重复使用高达 1 万次,充电速度最快 3 分钟。
注意,这些数据是在实验室里的数据。
优点说了不少。
成本是多少呢?
作为商品,价格是多少呢?
似乎被忘记了。
国内搞电池的人也不少 多一个对手而已
固态电池早就有了,也确实是未来,但是价格昂贵,如果能把成本降下来,那么确实价值巨大
这么好,那先在手机上应用吧……
算他 100 度电的电池,3 分钟充满(就算只充 80 度电吧)
充电功率高达 1600kw!工业厂房配电标准一般是 30-50kw 每 1000 平方米,一个充电桩的功率相当于一个 5.3 万—3.2 万平方米的工业厂房的配电标准。5.3 万平米的工业厂房,一般是地方的重点企业,甚至是全村的希望。
从实验室到工业,还有很长的路要走。理论可行,不代表实际可行。不可控条件太多,执行条件太苛刻,都可能扼杀一项新技术。在目前的电网条件下,即便电池充电技术再成熟也没什么卵用,容量完全不够用。这种充电桩如果推出市面,三车充电全村跳闸,百车充电全市爆炸。高铁的速度上不去,不是因为车不够快,是轨道不能保证高速安全。
要不先说下容量?
一个五伏两安的电池是吧
材料科学哪有这种大跃进。
好奇这人是有华人背景吗? xin li? 李欣?
体积,容量,循环次数,充电效率,拆卸,安全性,回收处理。
这上述的问题是整个产业链都会碰上的技术点,光在实验室做出样品,要一一攻克现实难关,可不只有砸钱的问题,还要有市场接受度。
充电效率快?那如果充电线破损怎么办,安全性能就一定会有难关,免责条款得想好。
充电速度快,供电基站能供多少电?价格多少,消费者要付出多少钱?专一线路可不便宜的。
场所也会是一个难点,如果充电桩在郊区,那实际复转率可不乐观,会不会出现大面积停电?出现了要怎么处理?如果安排人在郊区发电机发电给备用电池备用供电,那每个站的成本支出就得加个员工工资。
难,目前看技术可能可以立项目,但收益很久,且燃油车企入不了股时,就会随机抽个难题做你文章。
懂了,这就利好新能源去当韭菜
(ง •̀_•́)ง
总是向往着诗和远方,家门口翻天覆地的变化都没发现 (┬┬﹏┬┬)
让我看到更多实验室细节,我的认知直接从最大宏观,开始到结尾正确的准确性,各种发明,可惜中国不惜才,没眼光!
只有不满足信念斗争到底,才是科技发明前沿
我在知乎就没看到中国科研牛人说:“我们什么技术比这次数使用更多更坚固使用更洁能更适用性”
月经贴
知乎老问题了。材料是否便宜,性能是否稳定,是否安全,是否能适应环境,离开实验室性能如何。我也不是专业的,但看答案都了解了一些。实验室到实际应用还有许多问题要解决,绝大部分实用化不了。
按美国的尿性 不是应该在可控稳定性上下功夫吗? 电浆炸弹多是一件美事!
真的吗?现在我不买电动车的原因就是电池太垃圾。什么时候电池能 5 年衰退 20% 以内,价钱控制的不错,燃油车才能被彻底打败。
哈佛大学工程师开发出新型固态电池,可重复使用达 1 万次,最快 3 分钟充满电,这将带来哪些改变?
据报道,哈佛大学约翰 ·A· 保尔森工程与应用科学学院(SEAS)材料科学副教授 Xin Li 实验室的工程师们开发出了一种新型固态电池,可重复使用高达 1 万次,充电速度最快三分钟。
凭借这项突破性技术,Xin Li 的初创公司 Adden Energy 公司获得了哈佛大学技术开发办公室的独家资助,这将有助于开发可靠性更高、性能更好的电池,可用于未来的电动汽车。
可重复使用达 1 万次,最快 3 分钟充满电,仅从新闻而言,这将带来电池行业突飞猛进的改变,让已有的充电电池生产企业产业失能、倒闭。虽然哈佛大学工程师开发出新型固态电池,距离规模化生产还有一段距离,但是这块蛋糕太大了。
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啥啊
哪篇文章啊
给个 doi 啊
我把回答看了个遍就看到个多层膜结构还被打了专业标签,合着就还是社会新闻装科技新闻吗…
也就是说开车去充电站直接换电池就可以走很快就能实现了呗。那我很快就可以换电车了。
石墨烯搞电池哪么多年了,也没见他量产。
数据好看有个屁用,量产到消费者手里才是王道。
洛克希德马丁:F22 升力系数 2.0
NASA:有人登月成功。
詹姆斯:我是 GOAT。
我就很好奇这玩意怎么能上热搜第一名
其他的太热压一压
科技改变生活,强国必先强科技!
哈工大 可以 可以
我一直觉得充电电池就是死路一条。因为越往后越得拿超级电容给电池充电,那为啥不直接上超级电容呢?
另外,再快能有换电快?
我看成了哈工大。。。。
以哈佛的科研实力是没有可能研发出这种锂电池的。
我猜,哈佛大学在姚安娜公主留学期间盗取了华为的技术。
宁德时代凉凉。。
50 度电的电池,3 分钟,这电线估计得比人粗了吧
美国还说自己登月过呢,有多少人信呢,等产品上市再说吧。
不能产业化都是空谈。
哈工大真牛,让我欢呼雀跃久久不能入睡。
定睛一看,是我自作多情,这是什么标题居
然让人家看走眼!
标题党!!!
mark 一下,过两年再来看能不能打那些回答的脸
不是骗钱的?
投入不了实用的都是没有价值的发明
持久、快速充电的电池对于电动汽车市场的扩张至关重要,但今天的锂离子电池无法满足需求——它们太重、太昂贵、充电时间太长。
几十年来,研究人员一直试图利用固态锂金属电池的潜力,与传统锂离子电池相比,固态锂金属电池在相同体积和充电的时间内可以容纳更多的能量。
“锂金属电池因其高容量和高能量密度而被认为是电池化学的圣杯,” 哈佛大学约翰 A. 保尔森工程与应用科学学院(SEAS)材料科学副教授李(Xin Li)说。“但这些电池的稳定性一直很差。
“现在,李和他的团队设计了一种稳定的锂金属固态电池,可以在高电流密度下充电和放电至少 10,000 次——比以前证明的周期次数多得多。研究人员将新设计与商业高能量密度阴极材料配对。
这种电池技术可以将电动汽车的寿命延长到汽油车的寿命——10 到 15 年——而无需更换电池。凭借其高电流密度,电池将为可以在 10 到 20 分钟内充满电的电动汽车铺平道路。
该研究发表在《自然》杂志上。
“我们的研究表明,固态电池可能与商用液体电解质锂离子电池有根本的不同,” 李说,“通过研究它们的基本热力学,我们可以释放出卓越的性能并利用其丰富的机会。
**“**锂金属电池的最大挑战一直是化学。锂电池在充电过程中将锂离子从阴极移动到阳极。当阳极由锂金属制成时,在表面上形成称为枝晶的针状结构。这些结构像根一样生长到电解质中,并刺穿分隔阳极和阴极的屏障,导致电池短路甚至着火。
为了克服这一挑战,李和他的团队设计了一种多层电池,在阳极和阴极之间夹夹着不同稳定性的不同材料。这种多层,多材料电池不是通过完全阻止它们,而是通过控制和遏制它们来防止锂枝晶的渗透。
把电池想象成一个熏肉、生菜加番茄三明治。首先是面包——锂金属阳极——其次是生菜——石墨涂层。接下来,一层西红柿——第一个电解质——和一层培根——第二个电解质。用另一层西红柿和最后一块面包——阴极结束它。
第一电解质(化学名 Li5.5PS4.5Cl1.5 或 LPSCI)与锂更稳定,但容易发生枝晶穿透。第二电解质,(Li10Ge1P2S12 或 LGPS)对锂的稳定性较差,但似乎对枝晶免疫。在这种设计中,枝晶允许通过石墨和第一电解质生长,但当它们到达第二个电解质时停止。换句话说,枝晶通过生菜和西红柿生长,但止步于熏肉。熏肉屏障阻止枝晶穿过和短路电池。
“我们结合不稳定性以稳定电池的策略感觉有悖常理,但就像锚可以引导和控制螺丝进入墙壁一样,我们的多层设计也可以指导和控制树突的生长,” 该论文的合著者和 SEAS 研究生 Luhan Ye 说。
“不同之处在于,我们的锚很快就会变得太紧,无法钻穿,因此枝晶生长停止,” 李补充说。
电池也是自我修复的; 它的化学性质允许它回填由枝晶产生的孔。
“这种概念验证设计表明,锂金属固态电池可以与商用锂离子电池竞争,” 李说,“我们的多层设计的灵活性和多功能性使其可能与电池行业的大规模生产程序兼容。将其扩展到商用电池并不容易,仍然存在一些实际挑战,但我们相信它们将被克服。“
由哈佛大学科学家创立的初创公司 Adden Energy 正在开发一种用于电动汽车的新型固态电池,现已宣布已获得技术许可,并完成了 515 万美元的种子融资。
据 Adden Energy 介绍,自主研发的锂金属电池在实验室中实现充电时间仅为 3 分钟,使用寿命超过 10,000 次循环。该原型还具有高能量密度和材料稳定性,“克服了其他一些锂电池的安全问题”。研究结果已发表在_《自然》和其他_期刊上。
在其他新闻中,这家初创公司宣布已获得哈佛大学技术开发办公室(OTD)的独家技术许可,以扩展固态电池技术。此外,通过种子轮融资已经获得了 500 万美元。本轮融资由春华资本集团牵头。Rhapsody 风险投资伙伴和 MassVentures 也参加了。根据一份声明,许可证和风险投资将使这家初创公司能够将实验室原型扩大到固态锂金属电池的商业用途。
因此,这家初创公司计划首先将电池扩展到手掌大小的袋电池,然后在未来三到五年内将其变成成熟的汽车电池。
“如果你想让车辆电气化,固态电池是必经之路,” 哈佛大学约翰 · 保尔森工程与应用科学学院(SEAS)材料科学副教授李说。“我们开始将这项技术商业化,因为与其他固态电池相比,我们确实认为我们的技术是独一无二的。我们在实验室中在电池的使用寿命内实现了 5,000 到 10,000 次充电周期,而现在即使是同类产品中最好的充电周期也要达到 2,000 到 3,000 次充电周期,而且我们没有看到任何扩展电池技术的基本限制。这可能会改变游戏规则。”
Adden Energy 由 Xin Li 与 William Fitzhugh 和 Luhan Ye 于 2021 年创立,他们都作为李的哈佛实验室的博士生参与了这项技术的开发。春华资本创始人兼董事长胡祖六,也是 Adden Energy 的创始人。
李博士于 2015 年开始担任哈佛大学工程与应用科学学院助理教授。李的研究小组专注于通过先进的表征和模拟来设计新型电池材料,目前专注于锂固体电解质和钠正极材料。在加入哈佛大学之前,李博士于 2011 年至 2015 年在麻省理工学院从事电池材料研究的博士后工作,并于 2010 年至 2011 年在加州理工学院从事超快显微镜的博士后研究。李拥有宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程博士学位和南京大学物理学学士学位。
(格外教育根据哈佛大学、加州大学圣巴巴拉分校、electrive 网站文章编译)
就这速度,得多大功率啊。夸张比例提。
目前专利还在科转办公室(假如有)。
距离实用化十万八千里!
全篇未提能量密度数据,要不就是小编是文科生,要不就是能量密度没什么太大提高
三分钟灌满我家水缸我信,三分钟能灌满一个西湖?不看电池大小,不看输出端性能吗?
要应用,成本制作技术难度,使用危险性,等各方面都需要测量。至少需要改进,所以要带来改变是很难的,至少需要花费时间。
没有产品验证之前都当做是投资包装公司在市场卖份额的广告。市场需要储能,就有储能突破的新闻,明天就有储能板块乱飞,自己想想吧
2004 年英国人搞出石墨烯,然后开始喊石墨烯电池,现在 2022 年了,石墨烯电池商业化情况如何?
由于不用频繁更换电池,造成手机使用寿命延长,进而影响手机销量,最后波及电池产业被迫向其它行业转移。
可穿戴设备崛起,引发一股赛博浪潮,电子义肢,电子器官大量出现。
后来发展出的反物质电池没有使用寿命,也无需充电。至此电池产业彻底消失,反物质工厂被政府和世界反物质联合会严格管控。
这种东西其实看发明没啥用,重点是要看是否可以用于商用。
第一眼看成哈尔滨工程师,但一想中国的确培养不出创新人才,也是公认吧,往后五十年美国都是领头羊,美国再过一百年也是世界第一,我说的都是实话。
这技术要是真行,现在败登正在给他免费划地盖厂子呢,美国现在太需要可以制霸的新能源技术了。
说不定还真能被这帮狂人搞出点东西来,以后电动车可就能替代燃油车了
最快 3 分钟充满电?多少功率?多大电压?
没有改变,因为前两年我就看到类似的新闻,都是颠覆市场的极速充,然而到现在还没能商用呢
打得过比亚迪的刀片电池吗哈哈哈哈哈哈哈
节能环保吧。
每年经费都得拖出来晒晒。
不如激光充电无人机的边飞边充
实验和商用差距多大… 实验室能几十亿一个甚至几个科研团队,就造那么一块。
哪个不都说自己将改变整个行业,对行业相关领域开发提供理论和技术上的支持
对不起,我看成了哈工大……
锂电是缓解环保和石油焦虑的战略选择,但本质上只是一种储电方式,而不是发电方式,没有实现能量来源的新变革,因此并不是真正意义上的新能源,氢能源更被看好。但客观上,锂电是目前阶段最适合也是最经济的过渡方式,并且会在未来很多领域有长期生存的土壤,特别是固态电池技术成熟之后。
不知道价格是否亲民,
能用 1 万次的话,不知是不是可以做到 1 天冲一次电呢?这个就看电池多大容量了。
如果能的话,貌似也还行,之少可用 10 年以上了,算上衰减的话。
安全、充电更快、容量更大、体积更小 … 几乎每月都能看到有关新型牛 X 电池的报道,可以想象人们对当前的电池性能有多么的不满。不知真正市场普及的路还有多远,希望可以尽快到来。
我们又多了一个需要弯道超车的项目
三分钟充满是个什么指标?多大容量啊?
宁德时代今天 - 5% 和这个有关系吗
这个怎么上热搜榜一的???除了引来一群门外汉……
材料类的看量产吧
凡事电池的发明十有八九是骗人的
改变个鸡毛!
吹牛 P 吹的都挺 6。
还记得开始的时候吹石墨烯吗?单个碳原子,听起来多牛啊!
现在可以买到石墨烯电动车了。一看!原来就这鸡毛玩意!
美国新电池:特斯拉电动车上面大规模使用了再看吧
中国新电池:自主电动车上面大规模使用了再看吧
我国科学家突破二氧化碳人工合成淀粉技术,这一突破对当下及未来会产生哪些影响?
就怕大跃进
这个是不是还在研发阶段啊 难道市面上已经出来了吗 应该不太可能吧
年年都有的新聞,由實驗室到生產、成本、環境、運輸、配套,和量產還差個核聚變.
突破性技术,妈的,这哪是突破性技术
国籍一换
我以为是哈工大
寇可往,我亦可往。西安大学的债就由你哈佛来还!
比亚迪股份或将大跌
看这名字像是中国人
别天天说产学研分离了,这技术要是真这么 nb 诺奖都有戏了,哪有那么激进。
科技不能在发展了,已经给很多人带来困老了
好事,不过等你量产,商用再说吧…
新能源汽车又一个老总要跑路了 你这还能提起来什么气 别老拿概念和样品炒了
他是哪国人有美国国籍嘛?
固态电池这块还是等着日本做出来,中国韩国等跟着后面抄袭就行了。
至于哈佛大学的这个什么 xin li 的,一看就是华人,基本上把国内那套玩噱头的伎俩带到美国了。其实想要美国快点完蛋的方法就是大量华人进美国大学,然后灌水论文,把美国的学术声誉搞臭就行了
只要 1 美元炸鸡就可以买断大怂用一辆 99A 成本培养的优质宫酱给蒙元战马研究饲料
击破临安,指日可待啊
哈工程还是厉害的
哈弗会被夸到首页,
哈佛会被喷到首页,
哈工大会被制裁到首页。
人家最起码在进步,回答区都在酸什么呢。
不想着如何追赶,先想着如何否定
这将带来哪些改变?这消息跟以往偶尔放出来 xx 攻克 xx 癌症的改变一样。
这种新闻一年有一百次以上
xin li 中文名李鑫,为什么要去了美国做科研啊?是导师抢论文不让毕业还是科研论资排辈吗
这新材料电池会不会出口给中国,理想和巴菲特是提前得到了新电池消息才决定退出中国电动车行业的吗?
不是华为实验室出来的,山寨的概率小很多。
无阳极电池的界面化学:挑战和策略 IF 14.511Q1B2TopEI
Journal of Materials Chemistry A (IF 14.511) Pub Date : 2021-2-9 , DOI: 10.1039/d1ta00419k
Zizheng Tong, Behrouz Bazri, Shu-Fen Hu, Ru-Shi Liu
自 1990 年代 “摇椅” 电池首次商业化以来,锂离子电池的能量密度一直在不断提高。为了达到更高的能量密度,近年来提出了无阳极构造并对其进行了深入研究。在无阳极电池中,锂在第一次放电时沉积在裸集电器(CC)上,而没有任何主体材料。因此,无阳极配置可被视为一种特殊的锂金属电池。尽管无阳极设计通过降低网络重量来提高电池的能量密度,但低库仑效率(CE)和锂枝晶限制了实际应用。界面问题,例如锂的不均匀沉积和 CC | Li - 金属 | 电解质界面上的寄生反应,导致低 CE 值和枝晶生长。为了解决这些问题,认为调整 CC | Li - 电解质 | 界面化学是一种有前途的方法。在最近几年中,已经使用了多种策略来修改 CC | Li - 金属 | 电解质的界面。这篇评论为读者提供了无阳极电池中界面化学的概述,包括界面问题和界面工程策略。此外,还讨论了固态无阳极电池的界面改性策略。有望开发出新的方法来进一步提高无阳极电池的循环稳定性。在最近几年中,已经使用了多种策略来修改 CC | Li - 金属 | 电解质的界面。这篇评论为读者提供了无阳极电池中界面化学的概述,包括界面问题和界面工程策略。此外,还讨论了固态无阳极电池的界面改性策略。有望开发出新的方法来进一步提高无阳极电池的循环稳定性。在最近几年中,已经使用了多种策略来修改 CC | Li - 金属 | 电解质的界面。这篇评论为读者提供了无阳极电池中界面化学的概述,包括界面问题和界面工程策略。此外,还讨论了固态无阳极电池的界面改性策略。有望开发出新的方法来进一步提高无阳极电池的循环稳定性。
Journal of
Materials Chemistry A
ROYAL SOCIETY OF CHEMISTRY
REVIEW
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Interfacial chemistry in anode-free batteries: challenges and strategies
Zizheng Tong, Behrouz Bazri, Shu-Fen HuO* and Ru-Shi Liu
6
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Since the first commercialization of the “rocking chair” battery in the 1990s, the energy density of lithium- ion batteries has increased continuously. To reach higher energy density, the anode-free configuration has been suggested and intensively studied in recent years. In an anode-free battery, the Li deposits on the bare current collector (CC) in the first discharge without any host materials. Therefore, the anode-free configuration could be considered as a special kind of Li-metal battery. Although the anode-free design enhances the battery’s energy density by decreasing network weight, the low coulombic efficiency (CE) and Li dendrite restrict the practical application. The interfacial issues, such as nonuniform deposition of lithium and parasitic reactions at the CCILi-metallelectrolyte interfaces, are responsible for the low CE value and dendrite growth. To address these problems, tuning the CC]Li-metallelectrolyte interfacial chemistry has been considered as a promising approach. Diverse strategies have been used to modify the CCJLi-metallelectrolyte interfaces in the last few years. This review provides readers an overview of interfacial chemistry in anode-free batteries, including the interfacial problems and interfacial engineering strategies. Moreover, the interfacial modification strategies for the solid-state anode-free battery are also discussed. New approaches are expected to be developed to further improve the cycling stability of the anode-free batteries.
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Received 15th January 2021 Accepted 30th January 2021 DOl: 10.1039/d1ta00419k http://rsc.li/materials-a
uenuo
1. Introduction
Thus, scientists are elaborating on decreasing the amount of the Li-metal anode.
Since their first commercialization in the 1990s, the lithium-ion
In an anode-free battery, the Li-metal plates and strips on the (Li-ion) battery has been widely used in electric vehicles and
bare current collector (CC) during the charge and discharge, grid storage.12 Recently, the Li-ion batteries have reached an
respectively. Therefore, the anode-free battery is regarded as energy density of 300 W h kg-134 According to the “battery 500”
a special kind of Li-metal battery, where the negative to positive and “made-in-China 2025", the energy density of the Li-ion
areal capacity ratio (N/P) is close to zero.20 Compared with the battery is supposed to reach 500 W h kg"d in the future 10
traditional Li-metal battery (Fig. 1a), the anode-free design years.5-7 However, the high energy density cathodes (e.g., Ni-
reduces the volume in the anode side and results in higher rich, Li-rich, and Mn-based cathodes) suffer from poor elec-
energy density (Fig. 1b). Nevertheless, the anode-free batteries trochemical stability and safety concerns. Therefore, a Li-metal
suffer from poor cycling stability, which can be ascribed to the anode with a negative redox potential (-3.04 V vs. SHE) and
dendritic Li plating and low coulombic efficiency.21-23 a high theoretical capacity (3860 mA h g-l) is employed to
In this review, low CE and lithium dendrites have been replace the carbon-based anode to reach an energy density of
regarded as the main challenges encountered by the anode-free 500 W h kg-18-10 Nevertheless, the Li-metal anode’s practical
application is hindered by the dendrite, dead lithium, and parasitic reactions.1,11-14 In most research studies, excess Li-
(a)
(b) metal is used as the anode to prolong the life span.15
Li-metal battery However, the batteries’ volumetric energy density is decreased
Anode-free battery by overusing Li-metal, which has not been investigated by the
majority of the publications.16.17 Furthermore, the overuse of Li- metal leads to safety issues (possible fire and explosion).18,19
Cathode Electrolyte
Cathode Li-metal anode
Electrolyte “Department of Chemistry, National Taiwan University, Taipei 106, Taiwan. E-mail:
rsliu@ntu.edu.tw
Cu Current Collector
Cu Current Collector “Department of Physics, National Taiwan Normal University, Taipei 116, Taiwan.
E—mail: sfhu.hu@ntnu.edu.tw
Fig. 1 (a) Li-metal battery and (b) anode-free battery.
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This journal is O The Royal Society of Chemistry 2021
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Journal of Materials Chemistry A battery and discussed in the first section. The interfacial issues,
where Qn is discharge capacity, Qin is the initial discharge such as heterogeneous Li plating, interfacial parasitic reaction,
capacity, n is the cycle number, and GCE is the geometric mean and dead lithium, result in the challenges encountered by the
of CE values for n cycles.27 The capacity retention of the anode- anode-free battery. Therefore, adjusting the interfacial chem-
free cell with different coulombic efficiencies is presented in istry is a promising approach to improve the electrochemical
Fig. 2b. It can be observed that even when the anode-free cell performance of the anode-free battery. Hence, interfacial engi-
delivers a CE of 99.9%, the life span is still shorter than that of neering strategies are reviewed in the second section, which are
the commercially sold Li-ion battery. If the CE reaches 99.99%, outlined as solid electrolyte interphase (SEI) modification,
the anode-free cells could deliver comparable cycling stability artificial SEI, wetting agents, and three-dimensional current
with the
commercially sold Li-ion battery. Therefore, collector (CC). Furthermore, recently emerged solid-state
increasing the CE is the key to improving the cycling stability of anode-free batteries, which have attracted widespread atten-
the anode free cells. tion, are also included in this review. Compared with the liquid
According to the previous studies, the low coulombic effi- electrolyte, a solid-state anode-free battery is challenged by
ciency can be ascribed to the dead Li and interfacial parasitic more complicated interfacial issues, which will be discussed in
reactions.28,29 In 2019, Meng’s group developed a titration gas the last section.
chromatography method to quantify dead lithium.30 The amount of dead lithium can be estimated based on the evolved
H2 gas in the reaction of Li with water. Later in 2020, Grey’s 2. Interfacial issues
group and Winter’s group employed nuclear magnetic reso-
nance (NMR) to quantify the amount of dead lithium.28,29 Although the anode-free battery has been intensively studied
Quantifying the amount of dead lithium by the aforementioned since 2000,24 it is still a challenge for the anode-free cell to show
methods, the Li-ion consumption by the parasitic reactions can similar cycling stability with a Li-metal anode-based cell.
be calculated if CE is already determined. These studies indi- Decreasing the amount of Li-metal results in repaid capacity
cate that both
interfacial reactions and dead lithium are decay and poor cycling stability. In the majority of articles,
responsible for capacity decay in the system and the electrolyte extra-thick Li foil is used as the anode in the Li-metal
types decide the leading role. In general, a stable SEI is favorable battery.15,17 Therefore, despite the consumption of Li-ion by
in suppressing dead lithium and parasitic reactions. the unfavorable parasitic reactions and dead Li, the extra-thick
Dendritic Li deposition is another problem encountered by Li foil provides accessible compensation.16 Thus, a prolonged
anode-free batteries. The electrochemical deposition of Li-metal cycling life can be obtained by using extra-thick Li foil.25
on the CC surface follows the principle of interfacial chemistry. Without the Li foil on the anode side, the operation of the
There are three surface forces involved in the electrochemical anode-free battery relies on the Li-ion storage in the cathode.
nucleation of Li-metal on the CC. These surface forces appear Therefore, possible interfacial parasitic reaction and dead Li
between the Li-metal and electrolyte (y1), the CC and electrolyte waste the limited Li-ions and result in rapid capacity decay
(Y2), and the Li-metal and CC (y3). Theta (0) is the angle between (Fig. 2a). To investigate the Li-ion utilization, CE is always
Y1 and y3. According to Young’s equation: employed as the indicator.26 Coulombic efficiency calculated by
the ratio of charge and discharge capacity shows the revers-
Y2 - 73
cos 9
(2) ibility of the cell. The coulombic efficiency value mirrors the
cycling stability of the anode-free cell and can be estimated
if Y2 is larger than Y3, 9 will be lower than 90° and Li-metal wets from the following equation:
the CC surface (Fig. 3a). Accordingly, the lithium deposition will
be dense and uniform. Nevertheless, the lattice mismatch of the On = Qin x GCE”
(1) CC (e.g., Cu, Ni, and Fe) with the Li-metal leads to a larger Y3, S
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Kren
60 uо pr
Capacity losses in lithium metal batteries
1.0 0.8
0.6 (“ס/“o) uoguaa
99.9% 99.8%
99.5
98% SEl formation
95% during plating
0.0-
|90% Dead Li formation
Li corrosion
|50 100 150 200 250 300 350
Cycle Number
Fig. 2 (a) Interfacial issues result in low coulombic efficiency and capacity decay. Reproduced with permission from ref. 28. Copyright 2020. American Chemical Society. (b) The capacity decay model is calculated from coulombic efficiency. Reproduced with permission from ref. 27, Copyright 2020. Wiley.
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Electrolyte
Electrolyte
Li-ion
Additive
Fig. 3 Young’s angle and three surface forces when lithium is (a) wetting and (b) cannot wet the current collector (surface tension (black), lithium (grey), current collector (orangel).
0 is usually larger than 90° (Fig. 3b).21 In this case, the Li is always deposited in mossy or dendritic morphologies. With
SEI increasing the surface area of the deposited Li-metal, the
Li-metal consumption of Li-ions for the SEI increases, resulting in the
low CE value. Furthermore, the rapid stripping corrodes the
Current Collector bottom of the dendrite filament structure, and the tip of the Li
dendrite can be insulated by the SEI to form dead Li, which also
Fig. 4 In situ formed SEI from the decomposition of the electrolyte. leads to low CE.14,29,30
In most of the studies, cross-sectional scanning electron microscopy or optical microscopy is used to observe the Li
favorable for uniform Li plating: 30,33-35 Recently, theoretical deposition on the CC.” However, these images only cover
calculation showed that the Li-N, Li-S, Li-F, Li-O, Li-P, Li-CI, a limited area. In 2019, Dahn’s group employed the Brunauer-
Li-Br, and Li-I bonds are favorable in improving the wettability Emmett-Teller (BET) gas adsorption method to quantify Li-
of the Li-metal, as summarized in Fig. 5. Therefore, inorganic Li metal’s surface area as a function of cycle number. It was found
binaries, such as Li3N, 36,37 Li2S,38 LiF,35,39-41 Li2O,2 Li3P,43 and that the capacity decay was accompanied by increasing surface
LiCI,4445 are widely used to make a stable SEI, which improves area, indicating that the heterogeneous Li deposition is
the wettability of Li metal and results in uniform Li deposition. responsible for the short life span of the anode-free cell.31 In the
Furthermore, the electronically insulating nature of these Li future, quantitative and in situ characterization technologies are
binaries helps the SEI inhibit the interfacial parasitic reaction.40 to be developed to help the researcher better understand the Li
To form a stable SEI, various additives, Li-salts, and solvents plating/stripping in anode-free cells.
have been used, as summarized in Table 1.36,46-49 In 2018,
Mullins’s group added lithium nitrate (LiNO3, 3 M) in the 3. Interfacial engineering strategies
electrolyte (diglyme electrolyte with 0.5 M lithium bis(tri-
fluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI)) to fabricate a LizO-rich According to the previous discussion, low CE value and
SEI, which resulted in a uniform Li deposition.42 In 2019, dendritic Li deposition are the two foremost challenges of the
Hwang’s group replaced LiTFSI with lithium bis(fluorosulfonyl) anode-free battery. The two problems are the outcome of
imide (LiFSI) to make a LiF-rich SEL.S° Theoretical calculations interfacial chemistry at electrolyte|Li-metalCC interfaces.32
revealed that the LiFSI is easier to be reduced compared with Thus, tunning interfacial chemistry plays a decisive role in
LiTFSI. Thus, the reduction of LiFSI mainly contributed to the fixing the interfacial problems. Herein, interfacial engineering
LiF-rich interphase, which resulted in uniform Li deposition. In strategies are discussed, advantages and disadvantages of each
the same year, the dual-salt LiDFOB/LiBF4 system reported by strategies are summarized.
Dahn’s group generated an SEI composite of LiF and organic fluorine components on the anode. The hybrid SEI also played
a positive role in making uniform Li deposition over cycling. 3.1. Tunning the SEI by electrolyte design
Later in 2020, a fluorinated 1,4-dimethoxylbutane electrolyte As discussed previously, tunning the electrolyte Li-metal|CC
was reported by Cui’s group.2 Decomposition of the electrolyte interfacial chemistry is the key to prolonging the life span of
generated an F, S, and O-rich SEI, which facilities battery anode-free batteries. Tunning the SEI by electrolyte design is
operation in a lean electrolyte (1 M LiFSI). one of the most promising strategies in making a stable inter-
Although tuning the SEI by electrolyte design has been face. In a real cell, the Fermi energy level of the anode (Li metal)
regarded as an effective way to prolong the anode-free cell’s life is higher than the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO)
span, the electrochemical reduction of the as-designed elec- of the electrolyte,2 thus reducing the electrolyte and generating
trolyte also decreases the CE primarily. Only after forming the an SEI on the surface of the Li-metal, as shown in Fig. 4. A stable
stable SEI, the parasitic reactions would be inhibited. Thus, SEI hinders the parasitic reaction and makes uniform Li
a high CE value can be obtained in the following cycles. As yet, deposition. The composition of the electrolytes plays an
most of the anode-free cells employ concentrated electrolytes to essential role in creating a stable SEL. SEI is an organic/
compensate for Li-salt consumption.3 However, the inorganic hybrid layer. Usually, the inorganic-rich SEI is
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2 He
Li Be
Alloys Li binaries Oxides Carbon
10 N
0
F
Ne 11
12
13
1415 |16 |17 | 18 Na Mg
P S
CIAr 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 |35 |36 KCa Sc TiV
Cr Mn Fe Co Ni Cu ZnGa Ge As Se Br Kr 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 Rb Sr YZr Nb Mo Tc Ru Rh PdAg CdInSn Sb Te Xe 55 56 57-71 72 73 74 75 76 77 78 |79 |80 81 82 83 84 85 86 Cs Ba La-Lu Hf Ta WRe Os IrPtAu Hg TIPbBi Po At Rn 87 88 89-103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 FrRaAc-LrRf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Nh FIMc Lv Ts Og
:61:Z
g uo pues വ
Fig. 5 Elements enhancing the CC’s lithiophilicity highlighted in the periodic table via alloy formation (red), binaries (green), artificial metal-oxide interphase (yellow), and intercalation reactions (blue).
Electrolyte
SEI Fluorinated 1,4-
F, S, O-rich SEI dimethoxylbutane/LiFSI
FEC: diethyl carbonate (1:2 v/ LiF and organic fluorine v)/LiDFOB/LiBFA
components 1,2-Dimethoxyethane and 1,3- LiF-rich SEI dioxolane/LiFSI + LiTFSI
FEC and 1,1,2,2-tetrafluoroethyl- LiF-rich SEI 2,2,3,3-tetrafluoropropyl ether/
LiPF6
Diglyme electrolyte/LiTFSI/LİNO3 LizO-rich SEI EC/DEC/LiPF6/KNO
LisN and LiF-rich SEI EC/DEC/LİPFG/KPF
LiF-rich SEI EC/DEC/LiPF6/FEC
LiF-rich SEI
Table 1 Summary of the recent reports of SEI modification by electrolyte design
Coulombic efficiency
Cycling stability 99.98%
420 cycles
100 cycles 98.9%
100 cycles 98.67%
65 cycles
Ref. 52
DZ Krenıqa 60 uo pau
Current density C/3
C/5 charge and C/2
51 discharge
0.2 mA cm-2
so 0.5 mA cm-2
41
96.2% 95.21% ~98%
Uniform Li deposition after 28 mA h cm-2
60 cycles 20 cycles 1066 h
0.2 mA cm-2 1 mAh cm-2 0.2 mA cm-2
42 49 47 46
concentrated electrolyte increases the total cell price, making it
resulted in a uniform Li deposition on Cu-CC. The Al20 inaccessible in future practical use. To help the anode-free cell
modified CC yields a stable Li plating/stripping with a CE higher work in the lean electrolyte, a more stable SEI is demanded by
than 98% over 250 cycles (3 mA cm-2, 3 mA h cm-2). Later in future research.
2020, Li-SiOx derived from commercial adhesive tape was
coated on the bare Cu-CC.55 The Li-SiOx layer helps the Li 3.2. Artificial SEI
wetting the surface of the CC; thus, dendritic and mossy Li was
hindered effectively. By using the artificial SEI, the modified CC A rationally designed artificial SEI enables us to inhibit the
showed a higher CE value of 99.3% than bare CC (2 mA cm-2, interfacial parasitic reaction and dead lithium. Tunning the
2 mA h cm-2). Recently, electronically insulating graphene wettability of the CC, artificial SEI also leads to a uniform Li
oxide was coated on Cu-CC by the spin-coating method.56 The stripping and plating. Recently, various materials have been
modified CC showed enhancement in the lithiophilic proper- used to fabricate an artificial SEI, as summarized in Table 2. In
ties, which resulted in a uniform Li deposition. By employing 2018, Archer’s group coated 15 nm Al2O3 on the copper current
the electrolyte additive, fluoroethylene carbonate (FEC), the collector (Cu-CC), as shown in Fig. 6a.” Benefitting from the
anode free cell achieved an average CE value of 98% and large bandgap of the Al2O3 (7 eV), the artificial SEI hindered the
capacity retention of 44% over 50 cycles. interfacial parasitic reaction. The Al2O3 artificial layer also
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Ref.
Nd 2I:61:Z1 1202/91/g uo pues pre м
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Table 2 Summary of the recent reports of artificial SEls for the anode-free battery Artificial SEI
Coulombic efficiency Al2O
98% Siox
99.3% Graphene oxide
98% PEO
98.6% garnet@PVDF
97.6% Ag@polydopamine and graphene
~98.6% oxide
Al2O3@PAN
97%
54 55 56 62 63 65
Cycling stability 250 cycles 200 cycles 50 cycles 200 cycles 30 cycles 60 cycles 82 cycles
Current density 3 mA cm-2 2 mA cm-2 0.5 mA cm-2 0.2C
0.2 mA cm-2 0.5 mA cm-2 0.2 mA cm-2
66
Copper Electrode
Utrathin Al,O, coating Inorganic artificial SEI
Lithlum lons
Uthium deposit
Ultrathin Al,O, coating Copper electrode
S.เอu реoru мо 202 Arenuqa 60 uo pausqnd
Polymer artificial SEI
Deposited Li
Cu Garnet
LicI
- PVDF Li* diffusion
Film induced SEI
Dual-layer Cu|Ag@PDA-GO Artificial SEI AgNPs
PDA GO
SEILiLi-Ag alloy.
Fig. 6 (a) AlzO3 artificial interphase on the CC. Reproduced with permission from ref. 54, Copyright 2018, American Chemical Society. (b) PVDF- garnet composite solid-state electrolyte interphase on the CC. Reproduced with permission from ref. 63. Copyright 2019, Elsevier. (c) Dual- layered artificial interphase composite of Ag nanoparticles (AgNPs), polydopamine (PDA), and graphene oxide (GO). Reproduced with permission from ref. 65, Copyright 2021, Elsevier.
The polymer-based solid-state electrolyte has attracted
challenges of polymer-based artificial SEIs. To decrease the widespread attention in recent years because of its flexibility
interfacial resistance, the thickness of the PEO based artificial and simple processing routes. Furthermore, the electronic
SEI was reduced by the spin coating method.2 By decreasing the insulation of these polymers enables them to prevent interfacial
thickness of the artificial SEI, the anode-free cell with a LiFePO4 parasitic reactions between the Li-metal and electrolyte.40,57,58
cathode showed an average CE of 98.6% at 0.2C over 200 cycles. Therefore, polymers, such as polyethylene oxide (PEO) and
Later in 2019, Hwang’s group reported an artificial SEI polyvinylidene difluoride (PVDF), have also been used to fabri-
composite of PVDF and Li-La2.75Cao.25Zr1.75Nbo.25O12 filler as cate an artificial SEI on the CC.40,58-61 However, low ionic
shown in Fig. 6b.3 The Li,La2.75 Cao.25Zr1.75Nbo.25012 fillers conductivity and poor mechanical properties are the two
helped construct a continuous ionic conductive framework,
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Journal of Materials Chemistry A which decreased the interfacial resistance. Additionally, the
lithiophilicity of the majority of elements in the periodic table.23 ceramic filler also improved the mechanical properties of the Elements such as Sn, Ag, Au, Ge, and C have been found as polymer interphase. The composite solid-state electrolyte
wetting agents, helping Li-metal wet the CC’s surface. Later in interphase modified anode-free cell also showed improved
2016, Cui’s group found that wetting agents, such as Au, Ag, Pt, cycling stability. In the future, polymers with higher ionic
Zn, Al, Mg, Si, Sn, and C, could decrease the nucleation over- conductivity and mechanical strength are to be developed for an
potential of Li.2 Thus, these wetting agents were employed to artificial SEI.
control the deposition of Li on a lithiophobic substrate. In the Recently, a dual-layered artificial SEI composite of a protec-
following studies, various wetting agents have been used to tive layer and a lithiophilic layer have been reported. The
suppress the dead lithium and dendritic lithium in anode-free protective layer suppresses the interfacial parasitic reaction,
batteries, which are summarized in Fig. 5. Except for the and the lithiophilic layer decreases the nucleation over-
wettability, lithiophilic metals are partially soluble in Li.23,48,73-76 potential. The cooperation of the two layers is expected to result
During the plating, the alloying reaction first occurs on the in better cycling stability. In 2020, an artificial interphase
metals.77-79 After reaching the saturation point, the Li-metal composite of Ag nanoparticles, polydopamine, and graphene
nucleation occurs on the alloy surface (Fig. 7a). Therefore, the oxide was reported by Hwang’s group, as shown in Fig. 6c.65
whole reaction consists of at least two steps. In some cases, the Polydopamine coated Ag nanoparticles acted as the nucleation
seeds to decrease the nucleation overpotential. The electroni-plating of Li.
phase transformation of the alloy also happens during the cally insulating graphene oxide played the role of the protective
Among all the wetting agents, lithiophilic carbon-based layer. The anode-free cell with the as-designed artificial SEI
materials have also been intensively investigated because of showed a high CE of 98.6% over 60 cycles. In the same year, the
their low price and variety.0 In 2019, Zhang’s group investigated same group reported an Al2O3/polyacrylonitrile (PAN) artificial
the lithiophilicity of carbon materials with heteroatom doping, SEI.* The Al2O3 filler forms Li-Al-O species at the bottom of the
such as B, O, N, F, and S. The O-doped and O/B-co-doped artificial SEI after plating. The new SEI component is favorable
carbons exhibit the best lithiophilicity among single-doped in making a uniform Li deposition. The PAN played the role of
and co-doped carbons, respectively. In the same year, Yang’s a binder and showed an excellent affinity to Li-ions.
group revealed that the micro-electric field on g-CsN4 is favor-
able in making uniform Li deposition.*2 The micro-electric field 3.3. Wetting copper current collector
is built by electrons in the p-orbital of the six neighbor elec-
tronegative nitrogen atoms. The negative ring-shaped micro- Planar copper foil is the widely used CC in anode-free batteries.
electric field prefers to absorb positively charged Li-ions, thus However, the Cu-Li alloy has demonstrated by TOF-SIMS and
reducing the Li-ion and making uniform Li deposition. These theoretical calculation.67,68 It has been found that Li-ions
studies confirm that heteroatom doping is an effective method diffused into the Cu foil through the grain boundary region.
to
improve the lithiophilicity of carbon-based materials. Therefore, the alloying reaction also occurs on the anode side if
Furthermore, carbon-based materials also have Li storage Cu foil is used as the CC. However, the alloying reaction on the
Cu foil is limited by lithiated Cu, which is no longer a Li-ion
properties. Thus, the intercalation reaction happens first, fol-
lowed by Li deposition during the Li plating. Guo’s group coated conductor. Although alloying reaction happens on the Cu foil,
the Li is still deposited on bare Cu foil in dendritic or mossy
graphitized spherical C on a Ni skeleton. The localized sp
electron contributed to the uniform Li deposition. After the morphology. The heterogeneous Li deposition on Cu foil results
from the lattice mismatch of bcc Li (110) and fcc Cu (111).69
intercalation into the graphitized carbon, the Li-metal nucle-
ation occurs on the carbon surface (Fig. 7b). The carbon layer Although tuning the dominant face to (100) decreases the lattice
suppressed the dendrite effectively and resulted in high Li mismatch and improves the wettability, commercially sold
utilization efficiency (95%). (111) dominated Cu foil is still widely used as the CC.
Herein, we try to clarify the difference between alloy/carbon Wetting agents have always been employed to enhance the
wetting agents and alloy/carbon anodes. If only alloying and wettability of commercially available Cu foil, as summarized in
intercalation reactions happen, the metal/carbon is declared as Table 3.7 Modifying the CC surface with wetting agents
the anode. If the Li plating occurs at the second step after the decreases the surface force (y3) and results in uniform Li
alloying or intercalation reaction, the majority of the capacity is deposition. In 2019, Guo’s group investigated the
Table 3 Summary of the recent reports of wetting agents for the anode-free battery Wetting agent
Coulombic efficiency
Cycling stability Cu (100)
99%
400 cycles Sn
~90%
40 cycles Ag
98.54%
600 cycles Bi/graphite
99.83%
1000 h g-C3Na
98%
300 cycles Graphene
~99%
100 cycles
Current density 0.5 mA cm 0.5 mA cm 1 mA cm 1 mA cm 1 mA cm-2 0.2 mA cm-2
Ref. 69 76 73 48 82 80
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Alloy-based wetting agent
Lithiophilic metals
plating Current collector
Li metal Alloy Current collector
:61:Z 20 2/91/s uo pues] pe M
Current collector
Current collector
Carbon-based wetting agent
Li nucleate SEI layer
Li growth
Li growth
Fig. 7 (a) Two-step reaction when lithiophilic metals are used as wetting agents. (b) Li plating after the intercalation in carbon. Reproduced with permission from ref. 83, Copyright 2017. American Chemical Society.
อ, κα
02 Arenu 60 uo pau
contributed from the Li nucleation. Thus the battery can be decorated on carbon paper by silver mirror reaction to improve described as anode-free.
the wettability (Fig. 8a).1 Presenting the Ag nanoparticles, the
CC delivered a low Li nucleation overpotential of 21 mV at 0.5 3.4. Three-dimensional current collector
mA cm-2.
Furthermore, Li plating can be confined to a specific area, The previously discussed SEI modification, artificial SEI, and
where the lithiophilic agents are coated. Thus, dendrite can be wetting agents can be described as two-dimensional (2D)
suppressed more effectively by controlling the coating area of strategies. These strategies try to build an artificial layer on the
lithiophilic agents. In 2018, Huang’s group modified one side of planar CC to suppress the parasitic reaction and dead lithium.
the carbon fiber matrix with gold metal (Fig. 8b).” By intro- In this section, the three-dimensional current collector (3D-CC)
ducing the lithiophilic Au layer on the CC’s backside, the Li design is reviewed. According to sand’s time model, decreasing
deposition preferably occurs in the coated sites. Thereby the local current density by enlarging surface area suppresses
dendrite formation was suppressed effectively. dendrite plating.84-86 Hence, porous materials with large surface
Furthermore, embedding lithiophilic metals inside the areas, such as carbon nanotubes,7 carbon paper,16 Cu-
hollow graphite sphere, a yolk-shell structured CC has been foam, 34,88-90 and Ni-skeleton3 have been used as the CC, as
used to suppress dendrite and interfacial parasitic reaction summarized in Table 4. In 2015, Guo’s group first reported the
(Fig. 8c).72,92,93 The Li-ion reaches the metal particles through 3D-Cu-CC. The larger surface area of the 3D-Cu-CC reduced
the graphite shell and alloys with the metal particles by the local current density and enhanced cycling stability. In the
plating. After the alloying reaction, Li metal grows on the following studies, lithiophilic metals and carbon materials have
surface of the alloys homogeneously. The graphite shell limited been decorated on the surface of these 3D-CCs to modify their
the Li-metal’s growth inside the shell and protected the Li-metal lithiophobic nature. For example, Ag nanoparticles were
Table 4 Summary of the recent reports of 3D-CC for the anode-free battery Current collector
Coulombic efficiency 3D Cu
97% Cu dendritic superstructure
95% C@Ni skeleton
98.5% LINO3, carbon black, and PVDF on Cu foil
99.3% AlzO3@carbon nanotube
92.4% Ag@carbon paper
98% Au@carbon fibers
99.2% Hollow carbon nanospheres
99% Au@graphite yolk-shell
98% Wrinkled graphene cages with Au seeds
99%
Cycling stability 50 cycles
140 cycles 600 cycles 100 cycles 80 cycles 110 cycles 400 cycles 150 cycles 300 cycles 140 cycles
Current density 0.5 mA cm-2 0.5 mA cm 1 mA cm-2 0.25 mA cm-2 1 mA cm-2 0.5 mA cm-2 1 mA cm-2 1 mA cm-2 0.5 mA cm-2 1 mA cm-2
Ref. ৪৪ 90 83 ৪6 87 16 91 94 72 93
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ա Ja!
Buie
3D skeleton with lithiophilic metal
. Commercial carbon
silver-plated CP fiber paper (CP)
(CP@Ag)
1:61:21 1207/91/s uo pues] pe мp MP3
lithium deposited
lithium stripped CP@Ag
CPA
Li-Li
CFs-Li
CFs@Au-Li
Control Li plating
L
Li dendrite
Li dendrite
No li dendrite
Sเอ.ATน κα!
Carbon hollow sphere Alloy particle
|Yolk-shell structure
MΟ
02 Arenuqa 60 uo pausp d
Yolk-shell structure
Cross-section of the particle
Fig. 8 (a) Ag nanoparticle modified carbon fiber as the CC. Reproduced with permission from ref. 16. Copyright 2019. Elsevier. (b) Coating Au on the backside of carbon fibers (CFs) to control the Li plating. Reproduced with permission from ref. 91, Copyright 2018, Wiley. (c) Schematic of the top and cross-sectional view of the yolk-shell structured solid-state electrolyte.
from liquid electrolytes.5 A stable SEI can be obtained on the 2D strategy, an artificial SEI or lithiophilic layer is coated on the surface of the graphite shell. Therefore, the dendrite can be
planar CC. In 3D strategies, 3D-CC has been developed to enlarge suppressed effectively by the yolk-shell design. Cui’s group first the surface area. In summary, the advantages and disadvantages reported the yolk-shell structured CC in 2016.72 Au nano-
of each strategy have been presented in Table 5. Tunning the SEI particles were embedded into the graphite hollow sphere as
by electrolyte design effectively suppresses the dead lithium, but nucleation seeds. With the yolk-shell, the battery stably cycled
SEI formation also initially consumes Li-ion and electrons. for 300 cycles with an average coulombic efficiency higher than
Simply enlarging the surface area and improving the CC’s 98% in alkyl carbonate electrolyte.
wettability only suppress the Li deposits in a mossy and dendritic As discussed above, the interfacial engineering strategies can
morphology, and hardly can interfacial parasitic reaction be be divided into two categories, namely, 2D and 3D designs. In the
inhibited by these strategies. An artificial interphase may result
Table 5 Summary of the advantages and disadvantages of each strategy Strategy
Advantage Tuning the SEI by electrolyte design
Suppress interfacial parasitic reaction and dendritic Li plating
Artificial SEI
Suppress interfacial parasitic reaction and dendritic Li plating
Wetting agents
Uniform Li deposition 3D-CCs
Uniform Li deposition
Disadvantage
Low coulombic efficiency initially Low ionic conductivity
Incapable of suppressing the parasitic reaction Low compact density
Incapable of suppressing the interfacial parasitic reaction
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in uniform Li deposition and a high CE value, but the artificial
Until now, the anode-free battery is still a challenging topic SEI’s low ionic conductivity is still a challenge. The cooperation for researchers. Although the anode-free battery is expected to of different strategies is demanded in reaching a high CE and
reach a higher energy density than the Li-metal battery, the low uniform Li deposition in the future.
coulombic efficiency and heterogeneous Li deposition lead to
poor cycling stability and rapid capacity decay. To achieve 4. Interfacial chemistry in solid-state
a longer life span, concentrated electrolytes, noble metal
wetting agents, and extra pressure are always used, yet these anode-free batteries
methods are not accessible for future commercial use.
Improving the cyeling stability of the anode-free battery by In the solid-state anode-free battery, the low CE and dendritic Li
a cost-effective approach is demanded by future studies. plating are also the main challenges. The interfacial chemistry
in the solid-state electrolyte(Li-metal|CC interfaces becomes even more complicated.58 Unlike the liquid electrolyte, the
Conflicts of interest interfacial contact between the solid-state electrolyte and CC is
There are no conflicts to declare. low, which increases the possibility of dendritic Li plating.96,97
Furthermore, the interfacial parasitic reaction also exists at the solid-state electrolyte|Li-metal interface.24,98-101 Besides, the
Acknowledgements volume fluctuation in the solid-state battery may result in
This work was financially supported by the Ministry of Science mechanical failure of the cell.102,103 In consideration of these
and Technology of Taiwan (Contract no. MOST 109-2113-M-002- problems, designing a CC for the solid-state anode-free battery
020-MY3, MOST 109-2112-M-003-011, and MOST 107-2113-M- becomes a tough job. In 2020, the solid-state anode-free battery
002-008-MY3) and the Material and Chemical Research Labo- reported by Samsung captured widespread attention.104 Argyr-
ratories, Industrial Technology Research Institute, Hsinchu, odite (LigPSSCI) has been used as the solid-state electrolyte. To
Taiwan. buffer the volume fluctuation and inhibit dendrite, a sliver-
carbon composite CC has been introduced into the CC. In the as-designed CC, carbon black acted as an ion conductor and Ag
References particles act as nucleation seeds. By plating, an alloying reaction
1 K. M. Abraham, Electrochim. Acta, 1993, 38, 1233-1248. happens initially, followed by the deposition of Li under the
2 M. Wakihara, Mater. Sci. Eng., R, 2001, 33, 109-134. carbon black layer. With the sliver-carbon modified CC, the
3 M. Li, J. Lu, Z. Chen and K. Amine, Adv. Mater., 2019, 30, anode-free cell stably cycled over 1000 times with a CE higher
1800561. than 99.8%, although 2 MPa extra pressure and 60 °C was
4 B. Xu, D. Qian, Z. Wang and Y. S. Meng, Mater. Sci. Eng., R, needed. Later in the same year, a solid-state anode-free battery
2012, 73, 51-65. with a garnet-type solid-state electrolyte (Li-LazZr2O12) has been
5 Y. Lu, X. Rong, Y.-S. Hu, H. Li and L. Chen, Energy Storage reported.32 In this study, bare Cu-CC was laminated on the
Mater., 2019, 23, 144-153. garnet pellet and heat-treated at 700°C in an argon atmosphere.
6 H. Hao, X. Cheng, Z. Liu and F. Zhao, Energy Policy, 2017, The heat treatment may result in intimate contact between the
108, 355-359. garnet and Cu-CC; thus, only 4 MPa pressure is applied to the
7 A. M. Andwaria, A. Pesiridisa, S. Rajooc, R. M. Botasd and cell. In this case, the battery was also operated at 60 °C. Until
V. Esfahanianb, Renewable Sustainable Energy Rev., 2017, now, designing a solid-state anode-free battery that can work at
78, 414-430. room temperature without extra pressure is still a challenge. A
8 X.-B. Cheng, C.-Z. Zhao, Y.-X. Yao, H. Liu and Q. Zhang, polymer artificial SEI with soft texture may help the inorganic
Chem, 2019, 5, 74-96. solid-state electrolyte based anode-free battery operate without
9 H. Kim, G. Jeong, Y. U. Kim, J. H. Kim, C. M. Park and extra pressure.105 However, room temperate operation is still
H. J. Sohn, Chem. Soc. Rev., 2013, 42, 9011-9034. a challenge for the solid-state anode-free batteries.
10 D. Lin, Y. Liu and Y. Cui, Nat. Nanotechnol., 2017, 12, 194- 206-
5. Conclusions
11 M. Armand and J.-M. Tarascon, Nature, 2008, 451, 652-657.
12 J. B. Goodenough and Y. Kim, Chem. Mater., 2010, 22, 587- In this review, interfacial chemistry in anode-free batteries has
603. been discussed. Low coulombic efficiency and heterogeneous
13 J.-M. Tarascon and M. Armand, Nature, 2001, 414, 359-367. lithium deposition are regarded as the main challenges of the
14 J. Sun, Y. Zhao, H. Yang, C. Chen and J. Chen, Chem. anode-free battery. Tuning the interfacial chemistry at CC|Li-
Commun., 2017, 53, 9312-9315. Jelectrolyte interfaces is a powerful strategy to overcome these
15 J. Liu, Z. Bao, Y. Cui, E. J. Dufek, J. B. Goodenough, problems. The advantages and disadvantages of various
P. Khalifah, Q. Li, B. Y. Liaw, P. Liu, A. Manthiram, methods, such as electrolyte design, artificial SEI, wetting
Y. S. Meng, V. R. Subramanian, M. F. Toney, agents, and three-dimensional current collector design, have
V. V. Viswanathan, M. S. Whittingham, J. Xiao, W. Xu, been reviewed. Finally, the strategies of interfacial engineering
J. Yang, X.-Q. Yang and J.-G. Zhang, Nat. Energy, 2019, 4, for a solid-state anode-free battery have also been underlined.
180-186.
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Journal of Materials Chemistry A 16 X. Li, G. Yang, S. Zhang, Z. Wang and L. Chen, Nano Energy, 39 X.-Q. Zhang, X.-B. Cheng, X. Chen, C. Yan and Q. Zhang, 2019, 66, 104144.
Adv. Funct. Mater., 2017, 27, 1605989. 17 H. Li, Joule, 2019, 3, 911-914.
40 X. Zhang, S. Wang, C. Xue, C. Xin, Y. Lin, Y. Shen, L. Li and 18 K. Liu, Y. Liu, D. Lin, A. Pei and Y. Cui, Sci. Adv., 2018, 4,
C.-W. Nan, Adv. Mater., 2019, 31, 1806082. eaas9820.
41 T. T. Hagos, W.-N. Su, C.-J. Huang, B. Thirumalraj, 19 X. Lai, C. Jin, W. Yi, X. Han, X. Feng, Y. Zheng and
S.-F. Chiu, J. H. Abrha, T. M. Hagos, H. K. Bezabh, M. Ouyang, Energy Storage Mater., 2021, 35, 470-499.
G. B. Berhe, W. A. Tegegne, J.-Y. Cherng, Y.-W. Yang and 20 J. Qian, B. D. Adams, J. Zheng, W. Xu, W. A. Hederon,
B.-J. Hwang, J. Power Sources, 2020, 461, 228053. J. Wang, M. E. Bowden, S. Xu, J. Hu and J.-G. Zhang, Adv.
42 R. Rodriguez, K. E. Loeffler, R. A. Edison, R. M. Stephens, Funct. Mater., 2016, 26, 7094-7102.
A. Dolocan, A. Heller and C. B. Mullins, ACS Appl. Energy 21 A. Pei, G. Zheng, F. Shi, Y. Li and Y. Cui, Nano Lett., 2017, 17,
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43 C. Sun, A. Lin, W. Li, J. Jin, Y. Sun, J. Yang and Z. Wen, Adv. 22 B. Thirumalraj, T. T. Hagos, C.-J. Huang, M. A. Teshager,
Energy Mater., 2020, 10, 1902989. J.-H. Cheng, W.-N. Su and B.-J. Hwang, J. Am. Chem. Soc.,
44 L. Yang, W. Arnold, J. B. Jasinski, A. Thapa, 2019, 141, 18612-18623.
G. Sumanasekera, M. Sunkara, B. Narayanan, T. Druffel 23 S.-H. Wang, J. Yue, W. Dong, T.-T. Zuo, J.-Y. Li, X. Liu,
and W. Hui, Electrochim. Acta, 2020, 363, 137128. X.-D. Zhang, L. Liu, J.-L. Shi, Y.-X. Yin and Y.-G. Guo, Nat.
45 Y. Ruan, Y. Lu, Y. Li, C. Zheng, J. Su, J. Jin, T. Xiu, Z. Song, Commun., 2019, 10, 4930.
M. E. Badding and Z. Wen, Adv. Funct. Mater., 2020, 24 B. J. Neudecker, N.J. Dudney and J. B. Bates, J. Electrochem.
2007815. Soc., 2000, 147, 517-523.
46 T. T. Hagos, B. Thirumalraj, C.-J. Huang, J. H. Abrha, 25 D. Luo, L. Zheng, Z. Zhang, M. Li, Z. Chen, R. Cui, Y. Shen,
T. M. Hagos, G. B. Berhe, H. K. Bezabh, J. Cherng, G. Li, R. Feng, S. Zhang, G. Jiang, L. Chen, A. Yu and
S.-F. Chiu, W.-N. Su and B.-J. Hwang, ACS Appl. Mater. X. Wang, Nat. Commun., 2021, 12, 186.
Interfaces, 2019, 11, 9955-9963. 26 M. Genovese, A. J. Louli, R. Weber, R. Hames, S. Hames and
47 T. M. Hagos, G. B. Berhe, T. T. Hagos, H. K. Bezabh, J. R. Dahn, J. Electrochem. Soc., 2018, 165, A3321-A3325.
L. H. Abrha, T. T. Beyene, C.-J. Huang, Y.-W. Yang, W.-N. Su, 27 S. Nanda, A. Gupta and A. Manthiram, Adv. Energy Mater.,
H. Dai and B.-J. Hwang, Electrochim. Acta, 2019, 316, 52-59. 2020, 2000804.
48 J. Chen, Q. L. Li, T. P. Pollard, X. Fan, O. Borodin and 28 A. B. Gunnarsdottir, C. A. Amanchukwu, S. Menkin and
C. Wang, Mater. Today, 2020, 39, 118-126. C. P. Grey, J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 20814-20827.
49 N. A. Sahalie, A. A. Assegie, W.-N. Su, Z. T. Wondimkun, 29 Y.-C. Hsieh, M. Leibing, S. Nowak, B.-J. Hwang, M. Winter
B. A. Jote, B. Thirumalraj, C.-J. Huang, Y.-W. Yang and and G. Brunlaus, Cell Rep. Phys. Sci., 2020, 1, 100139.
B.-J. Hwang, J. Power Sources, 2019, 437, 226912. 30 C. Fang, J. Li, M. Zhang, Y. Zhang, F. Yang, J. Z. Lee,
50 T. T. Beyene, H. K. Bezabh, M. A. Weret, T. M. Hagos, M.-H. Lee, J. Alvarado, M. A. Schroeder, Y. Yang, B. Lu,
C.-J. Huang, C.-H. Wang, W.-N. Su, H. Dai and N. Williams, M. Ceja, L. Yang, M. Cai, J. Gu, K. Xu,
B.-J. Hwang, J. Electrochem. Soc., 2019, 166, A1501-A1509. X. Wang and Y. S. Meng, Nature, 2019, 572, 511-515.
51 R. Weber, M. Genovese, A. J. Louli, S. Hames, C. Martin, 31 R. Weber, J.-H. Cheng, A. J. Louli, M. Coon, S. Hy and
I. G. Hill and J. R. Dahn, Nat. Energy, 2019, 4, 683-689. J. R. Dahn, J. Electrochem. Soc., 2019, 166, A3250.
52 Z. Yu, H. Wang, X. Kong, W. Huang, Y. Tsao, D. Mackanic, 32 Y. Yang, W. Yuan, X. Zhang, Y. Ke, Z. Qiu, J. Luo, Y. Tang,
K. Wang, X. Wang, W. Huang, S. Choudhury, Y. Zheng, C. Wang, Y. Yuan and Y. Huang, Appl. Energy, 2020, 276,
C. V. Amanchukwu, S. T. Hung, Y. Ma, E. G. Lomeli, 115464.
J. Qin, Y. Cui and Z. Bao, Nat. Energy, 2020, 5, 526-533. 33 Y. Gao, Z. Yan, J. L. Gray, X. He, D. Wang, T. Chen,
53 V. Nilsson, A. Kotronia, M. Lacey, K. Edstrom and Q. Huang, Y. C. Li, H. Wang, S. H. Kim, T. E. Mallouk
P. Johansson, ACS Appl. Energy Mater., 2020, 3, 200-207. and D. Wang, Nat. Mater., 2019, 18, 384-389.
54 Z. Tu, M. J. Zachman, S. Choudhury, K. A. Khan, Q. Zhao, 34 P. Zhai, Y. Wei, J. Xiao, W. Liu, J. Zou, X. Gu, W. Yang,
L. F. Kourkoutis and L. A. Archer, Chem. Mater., 2018, 30, S. Cui, B. Li, S. Yang and Y. Gong, Adv. Energy Mater.,
5655-5662. 2020, 10, 1903339.
55 W. Chen, R. V. Salvatierra, M. Ren, J. Chen, M. G. Stanford 35 C. Yan, X.-B. Cheng, Y.-X. Yao, X. Shen, B.-Q. Li, W.-J. Li,
and J. M. Tour, Adv. Mater., 2020, 32, 2002850. R. Zhang, J.-Q. Huang, H. Li and Q. Zhang, Adv. Mater.,
56 Z. T. Wondimkun, T. T. Beyene, M. A. Weret, N. A. Sahalie, 2018, 30, 1804461.
C.-J. Huang, B. Thirumalraj, B. A. Jote, D. Wang, W.-N. Su, 36 X.-Q. Zhang, X. Chen, X.-B. Cheng, B.-Q. Li, X. Shen, C. Yan,
C.-H. Wang, G. Brunklaus, M. Winter and B.-J. Hwang, J. J.-Q. Huang and Q. Zhang, Angew. Chem., Int. Ed., 2018, 57,
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59 W. Zhou, S. Wang, Y. Li, S. Xin, A. Manthiram and F. Kang and Q.-H. Yang, J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 727-732.
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This joumal is O The Royal Society of Chemistry 2021
J. Mater. Chem. A, 2021, 9, 7396-7406 | 7405
Journal of Materials Chemistry A
60 C. Wang, Y. Yang, X. Liu, H. Zhong, H. Xu, Z. Xu, H. Shao
84 J.-N. Chazalviel, Phys. Rev. A: At., Mol., Opt. Phys., 1990, 42, and F. Ding, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9, 13694-
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85 M. Rosso, T. Gobron, C. Brissot, J.-N. Chazalviel and 61 Q. Wang, Z. Wen, J. Jin, J. Guo, X. Huang, J. Yang and
S. Lascaud, J. Power Sources, 2001, 97-98, 804-806. C. Chen, Chem. Commun., 2016, 52, 1637-1640.
86 H. Liu, X. Yue, X. Xing, Q. Yan, J. Huang, V. Petrova, H. Zhou 62 A. A. Assegie, J.-H. Cheng, L.-M. Kuo, W.-N. Su and
and P. Liu, Energy Storage Mater., 2019, 16, 505-511. B.-J. Hwang, Nanoscale, 2018, 10, 6125-6138.
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View Article Online Review
7406 | J. Mater. Chem. A, 2021, 9, 7396-7406
This journal is O The Royal Society of Chemistry 2021
这个报道的原文没看过,所以具体实情不是很了解,所以以下都是胡诌哈,看看得了。就问题中给出的报道内容固态电池循环达到 5000 次到 10000 次(商业化的三元锂电池也还达不到这个数,也就 2000 到 3000 次,铁锂类如果电池不大的话应该还能够到这个数,它提出了多层固态电解质的设计概念,抑制了锂枝晶问题,单纯解决了循环问题我觉得是有可能的),三分钟充满(意味着充电倍率能达到 20C,80% 充满充电倍率也得 16C 左右,意味着电极要做的比较薄,极化要小,但是固态电池界面极化问题也还是比较难解决的,他们要是做到了,那还是挺强的), 如果这个电池是被设计成功率性的,达到这个性能我觉得是有可能的,另外报道也没给出电池的容量,在实验室做出这样的结果也有可能,所以这些不好评价。一般情况下实验室可以做出性能很好的材料和电池来,但是一单工程化就会遇上死亡谷。接着报道中的问题说,但如果说报道的那款电池还兼备了比锂电池更高的能量密度和稳定性,那我觉得可信度不是很高,也可能按照人家的说法只是预测,未来有可能会达到,那也不无可能,但是 longlong road 还得走。报道的这几点兼顾了目前对锂电池所有的期待:高安全性(固态电解质的优势, 但是按照目前行业的研发情况,全固态做到电池级还能达到一个相对可以的性能的电池很少或者几乎没有,都还处于工程化研发阶段)、长寿命(5000~ 万次寿命,商业化的高比能的三元锂电池也还达不到这个数,对于循环和快充,析锂问题的确是不可避免和需要攻克的)、比锂电池更高的能量密度(目前商业化的锂电池能量密度能够达到 300wh/kg, 实验室研发的能够达到 400Wh/kg, 要是比这还高,估计是材料体系的创新了)、快充性能(3 分钟充满,意味着充电倍率能够达到 20C, 按照 80% 充满也得 16C,目前高能量密度的电池充电倍率一般在 2C 左右,高功率的电池最好的也就才能达到这个数,但是电极得做的很薄,相对应的能量密度就得做的很低),所以以上这些性能要是体现在一款电池里面,我觉得这个报道肯定是有问题的,真有的话,那估计很快就会成为行业热点,会引起又一波的动荡了。
牙签哥成功洗白
三分钟充满,听起来固然很好,就是不知道是不是所谓的噱头!
正常加燃油一次都不止三分钟吧。
还要看你这个三分钟对应的电池容量是多大的,是否是真的很实用。电池寿命是多久,不要是一些没用几次就坏了的就算了吧。
歪个楼,Xin Li 教授的学生列表里面有个人叫:Yifan Wu
实验室的数据,未经实地使用。究竟要打多少折,等推出市场考验一段时间后再说吧。
每年这类新闻不低于 10 个,最早从 00 年就开始各种吹,结果这么多年了还是一个鸟样!
看见这种科技创新的新闻,复杂的情绪涌上心头:高兴、失落;因为身为老百姓又有机会享受新科技,哪怕是多花点钱;因为太多都是外国人制造的。
作为拧螺丝的一员,见到太多国外产品的先进,这种国内短期无能为力扭转的科技,让人羡慕;虽然不是科技圈的一员,不懂其中的原理;虽然经常在知乎阴阳怪气,嘲讽各类现象;不过这次,真的希望以后能看到国内能有像样的、划时代的、颠覆认知的新玩意被报道出来,就像某航母电磁弹射的电机研发团队一样,很自信的告诉记者,“就这,比美国的先进、领先”;也闪瞎一回我们 “阴阳人” 的眼睛,太渴望了,求虐啊。
3 分钟充满就最少 20C 充电了。。。。。。
这个数据太玄了。
不否认数据的真实性,但是在不同模型中做出来的数据,其意义是天差地别的。
实际上国内前两年都有公司宣称可以装车使用了。但是。。。个人认为真正成熟的装车使用使用至少还有 5 年↑。主要是受应用场景中的性能发挥、成本、产业链成熟度的影响。
当前锂离子电池技术发展已经进入到了一个特殊阶段了,后面是产业反向回馈基础研究的阶段了。未来一段时间,中国的材料等基础科学甚至是整个科研环境都会收益于此。
固态电芯本质上仍然是锂电芯的一个,与现今普遍使用的锂离子电芯和锂离子聚合物电芯不同的是,固态电芯是一个使用固体电极和 固体电解质 的电芯。 因为如今的科学界普遍认为锂离子电芯的发展已经到达了程度,所以固态电芯于近年被视为可以继承锂离子电芯地位的新型电芯。
如果新电池真的实现 3 分钟充电,并且足够稳定。这将彻底消灭里程焦虑。
要不了几年。电动车就将正式普及。汽车行业将进入一个新的时代。
现有车辆中不能换电的旧电动车型将加速淘汰。燃油车将成为古董收藏品。
坐等美国电池行业雄起!
美国赢麻了!心里只有感恩!
……t. 重新,哦 I’m so. Therry but
真厉害啊. 太牛逼了. 吊打国产电池. 但是 啥时候量产? 成本多少啊?
关键是用的什么材料,如果材料过于昂贵其实也没有多大的实用性,最多是验证实验室的结果。也许钠电池更有机会。
看到这个问题,我第一个想到的就是这个。
电车才出的时候,我当时就觉得如果电池能整车更换,那该多好。车和电池分离,用户不用再进行电池维护。后来,蔚来的确推出了换电。但现在反过来看当时的想法,发现有很多不成熟。
统一电池不论在商业竞争还是技术发展上都会造成止步不前。当时的想法主体还是基于用户体验,如果 15 分钟内能充好电我觉得和燃油车便利性相比也没太大区别。(因为燃油车我还要上厕所,买东西,休息。)
现在这个电池一出,5 分钟如果能充好电,并且在电车上能够应用的话,那我觉得对电车便利性将会有飞跃性的提升,当然,还有配套充电桩等的要求,但首先,技术得先做出来。
不论是什么,技术的进步总会在某一方便给大家带来便利。
~~~
带来哪些改变不用多说,肯定是一次技术革命。
我想到的是——
2. 生产这种电池所需要的原材料 (稀土等化工材料……) 价格将暴涨。
3. 地球的环境污染问题、碳排放问题、升温过快丰等一系列问题,将得到缓解或改善。
4. 石油战争,将转化为抢夺这种电池的原材料稀土的战争。石油美元,将变为稀土美元。
5. 中东产油国的好日子将要结束了。
6. 对我们普通人而言,日常生活的结构性改变并不大,可能交通工具使用的便利性会大大提高了,如果此类电池不易起火的话,驾车的安全性会改善。
7. 充电桩会越来越多
8. 脑洞大点——这种电池,接受太阳能的可能性大吗?如果可行,未来人类开车出门,只要阳光普照,车跑起来那个欢!
最后的理想是: 拜拜了加油站和充电桩!
如果要是真的,光专利费,可以让这个工程师比马化腾都富裕
。
全面领先世界五百年
不能落地的技术都是大忽悠
实验室研究出来的神奇物品多的很,真正能落地的没有几个。等等再下结论吧。
技术可期。
不过商用的速度得加快了。
要不然这个技术的快充优势会一点价值都没有。
好多人把思维居限在里程焦虑的解绝方案上。
但却忽略了纯电动车的另外一个属性。
调峰。
随着中国快充站的不断增加,基本满足行业发展需求的情况下。
个人认为下阶段国家政策的导向会奔着小区公共车位的慢充建设而去。
为什么会有这样的论调?
因为我国的电厂绝大部份夜间供电需求是不足的。
以我充电费用为例。
白天 6-8 角(快充,电网收的电费),夜间 4 毛(快充,电网收的电费)
就算加上服务价,从价格区间来看,更多的车主应该倾向于夜间充电(11 点以后)
当然,有本事服务商把服务费加得很离谱,倒至夜间的总体费用更高,那就另当别论。
另外,去快充站充电,就算以 Li 教授的技术,差不多也得再付出半小时时间。(没电车的或没长期用过的电车的别跟我扛,扛就是你赢)
如果能普及 3 车位一慢桩的基础设施,那还有多少人会去快充电站呢?
再说点政治正确的。有些人别着急着沸腾,这技术再牛逼也才勉强算有一撇,等他真落地了还有没有车是回事!
三分钟充满电的电池,充电电流要多大?或者电压要多高~啥时候手机先用上再说吧…
实验性质的产品,距离商业化还是很遥远。题主没有电池的容量,电压,可释放电流等信息,只能说是样本,低压小电池甚至亳安级微电池。你说能带来什么变革,中国可控核聚变,二氧化碳生产淀粉不是更有意义。
以前没关注。最近才发现,牛皮上了天。
关于电池,仍然在大量应用铅酸电池!
那么多久才能量产呢?
国内环境就是,一个新的东西出来了,就问有什么用。
先贬低,后开抄。
这可能就是国内科技上不去的水平吧,希望有更多的新玩意儿出现。可以不喜欢,别贬低,让人类更近一步,哈哈哈哈
会导致依靠这一行谋生的人失业
会推动历史的进程
我艹,一眼哈工程 doge
在等应用落地的年头,不如大胆期待一下可控核聚变。
类似的新闻成十上百,国内的也很多,但是最大的问题是,量产成本下不来啊!
是哈尔滨佛学院吗
我十几年前就看过某国某科学家研发出来什么超级电池,可以改变世界,到现在也没有见过
不信谣不传谣。支持国产。
啥时候上架,说一声。
所以商业化的阻碍是什么?
单纯谈及实验性质的产品的话,松下 lg 宁德时代比亚迪都在做。问题是谁家的能先量产
其中一点,如果带入生活的话,可能会进一步影响人正常生活习惯以及生物钟。
1. 这将意味着新能源电动汽车更为普及,固态电池将面临更新换代,尤其是一些小型的一般固电供应商可能会面临破产!
2. 这种固电还能解决例如 2021 年夏的台风过境突然断电的情况。只要能在这种固态电池上接上插座。就能让小宝贝们可以舒心度夏,暖心过冬,也能解决妈妈们的很多烦恼!
希望不是惊天 pj
哈佛大学工程师开发出新型固态电池,从新能源汽车的角度将带来的改变如下:
解决了新能源汽车的五大痛点:
1、 续航时间短。
目前,新能源汽车续航时间最长的是 500–600 公里;但是在冬季,特别是中国的东北地区,至少要打 50% 的折扣,为 200–300 公里。从我个人体验新能源汽车来说,如果在城市内性价比还不错,但是跨城市的话还是汽油车,或者是油气混比较方便。这也是为什么新能源汽车在寒冷的北方市场拓展缓慢的原因之一。
2. 充电时间长。
目前,新中源汽车慢充的话要 12 个小时,快充的话也要三、四个小时,客户体验及便利性不好。
3. 成本高。
主要是指电池价格高,拉高了新能源汽车的成本。
4. 残值低。
指的是车保值低,二手市场不如汽油车保值。寿命短:5 年强行报废。
5. 质量不过关。
最近关于新能源汽车的事故频出,包括一些世界知名的新能源汽车品牌都出现这样的问题。卖点的自动驾驶模式失灵导致车毁人亡的案例不断。充电时间长。
哈佛大学工程师开发出新型固态电池从新能源汽车的角度将带来的改变如下 3 点:
1. 极大地缩短充电时间。最快 3 分钟充满,是原来充电时间的 1.6%,相当于汽油车在加油站充电的时间。便利性超好,客户体验高。
2. 提高残值。如果电池可以充 10,000 次,以每天充一次电为例,电池的使用寿命至少是 27 年。这大大的提高了新能源汽车的使用寿命和残值(保值率),这对新能源汽车在二手市场上是利好,从而对新能源一首市场是一个非常大的促进。
3. 续航时间延长。解决了新能源汽车城际之间,甚至省际之间的长途驾驶。认为,假设续航能力任然是 500 到 600 公里但是由于充电时间大大缩短,只要在加油站安装充电桩那么轻能源汽车将和汽油车一样,在国内乃至全世界畅通无阻。这将是一个里程碑式的变革。
谢邀,
按照目前的技术总一下:只是试验取得了进展,离做成汽车成品还远着呢,也许未来有机会!
弯道超车傻逼了
它能充电两分钟,通话两小时吗?
从实验室的发明到商用,还有很长的距离!
真正是否能够量产从不看产品的最大优势,而是看产品最大劣势是否可以在一定程度上去克服。
商用了吗?商用了吗?商用了吗?
没有我 10 年后再来问问
啊,我看这个新闻没管真假,最大的感受是,竟然不是我认识的那些个化学博士搞出来的。
一种新型固态电池,可重复使用高达 1 万次,充电速度最快三分钟。技术的革新肯定会带来更加快捷方便的服务与人类。开发可靠性更高、性能更好的电池,可用于未来的电动汽车。更加方便我们外出。
但充电的快速,代表要提供的功率也要进行相应的增大,这也带来了相应的安全隐患。同时这个材料目前还是开发的状态。还需要后期的测试什么的,距离上市估计还早,同时材料的成本什么的也是一个考虑的问题,是否可以大规模的推广。
就目前而言,他的应用还不知道得等多久。
首先投入使用才知道好不好,就算好,要有人愿意用,愿意用的还得买得起,得意个登儿啊!
能和行是两概念 能不能?能啊 实验室早就能干了
能走出实验室再说
走不出实验室都是骗局
我就问一句:能把汽车车油的价格打下来吗?
Wang 同学你还好吗
哈佛凭什么没有韩春雨?
恭喜高中生喜提海量试题。
只谈寿命和充电速度不谈成本、功率密度、能量密度、安全性都是耍流氓
第一眼看成了哈工大,着实激动了一下
科学技术是第一生产力。科技改变生活,环保,节能,节约,快捷,高效等等。
话不多说,这么多资本进入动力电池会使一个行业飞速发展的,这是大家都可以遇见得到的结果,未来的几年内他的改变是巨大的,我们拭目以待,坐看国内的动力电池能否成为那个引领世界前列的技术
类似新闻差不多每季度都能来一个。
真正工厂量产的一个都没
‘‘我发明了一种电池,充一次可以用一辈子’’
资本家:‘‘滚’’
看成了哈工大开发出
科技的魅力在于创新,弯道超车的事,经常会发生!
不可能!绝对不可能!
终于要实现我二十年前的构想了,汽车将无需任何能源行驶,循环充放电行驶
xinLi?是华裔么?如果是,叫 FBI 和国家安全局去查查,有没有可能和中国有联系?此项技术会不会被中国窃取?一定要狠狠地查开来,没有证据也要创造证据,尽量把华人都从此项技术中驱逐出去,这种高科技只有高贵的白人才配拥有。
每年都有电池的研发进展,过几年全是骗科研经费的
想东西要有思路,要不然分分钟被带偏:哇!好厉害耶!我们是不是很快就可以用到这样的电池啦?好期待啊。
思路清晰的人就不会那么容易被带偏,我看到已经有好多小伙伴都在回答了,反问得明明白白的。
1. 这东西材料是什么呢?安全不?稳定性强不?
2. 充电要求高不?
3. 适合量产不?
4. 这东西实际应用成本贵不贵?普通人用得起不?
5. 其他的:对环境的影响等等。
总之,不说问十万个为什么吧?就问 10 个为什么,你就知道,从这个实验室到你家里,大概需要等多少年了。
株洲市财政局原农办主任冯新琪纵女吸毒,以权谋私,违规开办公司骗取农业补助 https://zhuanlan.zhihu.com/p/434240815
株洲市天元区群丰镇株洲市天元区群丰镇黑恶势力合花渣土破坏良田
https://www.zhihu.com/zvideo/1504805020646584320
艹,我看成了哈工程
超级电容就行!关键是能量密度和成本。科学家提出各种技术路线,为了拉科研经费也会画大饼无可厚非。但是类似的研究百分之九十九最后都会胎死腹中。
媒体这种炸裂眼球的标题无非就是为了吸引眼球而已。
听起来很像电容
能运用吗,能用到汽车里吗,电瓶车里吗,能代替普通电池吗,如果不能实践,一切都只是实验品。没什么改变
有本事就商用,实验室吹牛逼的还不如知乎 er 吹的厉害
第一次在知乎热榜第一看到熟人 自惭形秽中
这都月经贴了,每天都有新技术,每个月都有新突破,就是上不了车
第一眼看成哈工大…
实验室早就有固态电池了,这东西最大的问题还是在量产商业化上面。这个论文和我们普通人基本没关系。也许主要的亮点还是发表人是中国籍的吧!
恭喜哈尔滨工程大学!中国骄傲,中国速度!世界第一水准
看成了哈工大开发出新电池了。
还是 ppt 最适合科研
带来 0 改变
神学启示录又给人类开了新篇章?
对不起,看成哈工程了
大学老师跟我们说 不要相信快充 根本不可能 除非材料上很 nb
大家可以百度一下格力钛酸锂电池。钛酸锂电池平均充放电循环寿命 16000-25000 次;充放电这一块,(3 分钟 = 20C 倍率)钛酸锂平均能达到 3C-10C,最高能到 20C,也是 3 分钟充满。目前格力早已量产钛酸锂电池,哈佛大学这个电池正负极是什么材料也没说,估计是个噱头博眼球
不会这也被卡脖子吧
比亚迪说了句呵呵
固态电池通过固体电解质在电池电极内传输离子,与液态电解液相比,固体电解质更加安全,不易引发火灾。此外,在双极型二次电池中,可以使用固体电解质,通过简单的电池配置来提升能量密度。
与传统锂离子电池相比,固态电池的充电速度更快、续航里程和使用寿命更长,可以在电动汽车中发挥重要作用。然而,由于目前的制造和材料加工技术有限,固态电池容易退化。据外媒报道,研究人员发现了一种导致电池退化的隐藏缺陷,接下来将针对这些缺陷进行材料和技术设计,以生产下一代电池。
采用固态电解质的固态电池,可以使用锂金属等能量密度更高的材料,并使电池更轻、更小。
对于电动汽车等运输应用来说,重量、体积和充电能力是关键因素。而且固态电池比其他类型的电池更安全,更不易着火。
随着新能源汽车快速发展,固态电池在行业内的热度也在不断攀升。
目前,全球包括松下、LG 化学、丰田、宝马、大众等动力电池和汽车巨头纷纷布局固态电池,固态电池商业化将有望加速推进。
与只能使用一次的原电池不同,二次电池可以充电并重复使用。
对于机器人、电动汽车、储能系统(ESS)和无人机等应用来说,二次电池技术的重要性正在逐渐提升。
有没有可能意味着中国创业板空头某德某代受到挑战了呢?
十年后吧,估计能普及,到那个时候所有国家都会了。
突然窜上热榜,这是新能源又要开始割韭菜了吗
这个电动车怎么样
成本平均一辆车一千万吧。
欧洲人以前搞出来平衡车,卖 80 多万欧元。后来玩破产了。专利卖给美国人,美国人搞出来卖 8 万美元。某人受贿品里面还有个平衡车。
后来小米搞了个 1999 的。结果浙江小厂价格都打到两百块。
欧美习惯吃超高暴利。没有能力把产品商品化。不看好。
这款电池如果能被商业化量产,
将对进一步推进新能源革命起到助力作用。
由于新能源电池回收和重复使用仍是一大难题,
如果能被解决,
将大大提高新能源行业的整体效率,
缓解有限资源的限制和危机,
进而加速推进新能源汽车行业的进程,
为碳减排和碳达峰做出卓越贡献。
什么时候投产上市了再说改变
美国人的产品我们一概不用!
李和鑫你回来 你回来行不行
怀疑
利好新能源
这就是学术界和工业界的差别,你可以用好点的实验数据美化下写个论文灌个水,但工业界的标准可是硬性而朴素的,有价值就商业化,没有就直接淘汰,没有模棱两可
目前大 A 的新能源电池板块有如下种类:锂电池、燃料电池、HIT 电池、刀片电池、固态电池、钠离子电池、麒麟电池、钙钛矿电池、钒电池、TOPCon 电池….. 新型电池层出不穷,每次刚出来都是吹到爆,然后就没有然后了……
不邀自来,非专业人士。
这种电池最多也就用在小型电子产品上,用在汽车动力电池上简直痴人说梦。
动力电池的充电速度瓶颈很大一部分来自于基建设施,也就是充电桩及供电网络的瓶颈。
举个简单的例子,主流 60kwh 的动力电池:
30 分钟充满,充电速率平均就要维持在 120kw;
10 分钟充满,充电速率平均就要维持在 360kw;
3 分钟充满,充电速率平均就要维持在 1200kw;
以一个 1000 户的小型小区为例,配电站大概为 20000kw,17 个这样的充电桩就可以抵上一个小区的配电功率。
三分钟充满电流多大?发热怎么样?需要多大电网支撑?
基本上没什么用 糊弄人的
这是文献,是科研,走向产业化那是几十年之后的事情了,甚至永远走不上产业化。
好药不是好商品,好灯泡不是好商品,好电池也不是
第一眼还以是哈工程大学研究出来的
你们就盯着美国的发明报导,就不知道找找国内的发明吗?目的是什么?
最牛逼的电池永远在高中化学选择题里
开发阶段的材料多了去了,性能好的也多了去了,你猜,最后都去哪了呢?
那么问题来了,能做到多小体积
问就是性能吊炸天,投就是暂时造不出来?有啥意义?
多少 mA 的电池最快 3 分钟?新闻不清不楚,关键还能上热搜?
看着很厉害的样子啊
以我对美国这些教授的了解,但凡有一丝产业化可能,都不会发论文,或者发了之后立马直接找几个学生一起开公司。
ps 部分年轻的华裔教授也会上知乎 b 站微博
不确定真假,可以断定不会商业化。
原因很简单,产品生命周期短,有助于商业最大化。
手机,汽车,之类的已经是很好的证明了。
在一百多年前,有些资本家不懂,所以欧美的一些建筑至今还能正常使用。
现在房子都快用不了一万多次了!
成本呢? 量产技术能实现不?
没有电池容量参数,这就是耍流氓。
三分钟充满?电池的容量时多少?
好比说,我行走很快,一分钟可以移动 10000000…, 如果单位是纳米的话,还没有蜗牛快呢!
根据:功(电池容量)= 功率 X 时间,
如果电池容量(功)一定,如果要缩短时间,就得增加功率。
功率 = 电压 X 电流。
所以如果要缩短充电时间,要么增大充电电压,要么增加充电电流。
如果要增大充电电压:就要需要变压器,你要考虑变压器的功耗, 散热,电池耐压能力, 可实施性等
如果要增大电流:就要考虑充电电缆的电阻, 电池的耐流能力,散热能力等。
这是都是目前技术要求考虑和克服的。
当然,如果只是实验品, 不考虑成本和推广应用的话,我认为充电时间还可以更快
在化学电池这个领域,虽然研究锂电池的学者很多,但安全问题,成本问题一直都是不可绕过的话题,目前化学电池就只看好全钒液流池,全钒液流电池具有很高的本征安全性和很长的循环寿命,而且系统的功率与容量互相独立,特别适用大规模储能电站等低能量密度和高安全性要求的领域,随着技术进步和商业模式的完善,全钒液流电池的成本降低,有望在储能领域的细分赛道脱颖而出。目前全钒液流电池产业处于导入期向成长期过渡阶段,处于大规模产业化的前夕,在产业化过程中,电池端和材料端的相关企业都将充分受益。
这家伙能比得上石墨烯电池吗?比不上就别哔哔
既然充电桩的功率做不到很大,那为什么电动汽车不搞十个甚至更多充电接口,用多个充电桩同时充电呢。
经常看到电池技术突破类似的新闻 但是为啥我感觉没一个用上了
这将推动电池行业的改革,一大壮举啊,期待尽快由实验室走到国计民生
实验室出来东西离市场化很遥远,有很大一部分永远走不出实验室。
厉害
成本是多少?
什么时候可以量产?
假的,只言片语
外行,不懂
有个想法,能不能把电池做成像油箱那样,加有电的电池溶液就是,大概意思就是像加油站这样去加电容液,把没电的排出来,加有电的进去,加油站就是个大高压充电站
燃烧伤害 + 50%
爆炸威力 + 50%
灭火剂抗性 + 50%
就这?!自动采样机器人分分钟吊打它。
如果这个是中国高校研发的,下面一定会有很多:
房贷还完了吗
唐山
白衣战神
这都不是月薪 3000 考虑的事
有什么用
骗经费,面子工程
核心不是自己的
美国没有就是因为没用
说是 “放假通知”,其实大家心里都清楚,这个假一放,就几乎不会再有开班的时候了,说放假,只是老板给自己和员工的最后一点安慰。
这家工厂虽然规模不大,但是存续也超过了 8 年,之前一直是生产一些家居小产品,主要是给一些跨境电商客户生产私模和普货产品,之前该老板还一直在说要扩大生产,不料现在生产不但没有如期扩大,而是走到了尽头。
公司规定的停业日期正是 2022 年 9 月 9 日,往后一天就是咱们国内传统的中秋佳节,这个中秋对于该工厂的员工而言,可能会是人生中最苦涩的一个!
这还只是最近众多悲观消息中的一个,除了上述这家工厂,还看到了如下的停工消息:
8 月 29 日,东莞凯威针织制衣有限公司发布《结业公告》,因自身原因无法继续经营,决定自公告之日起结业。
8 月 30 日,东莞市鸿鹏纺织品有限公司发布《放假通知》,称由于疫情形势严峻导致加工订单货源不足,经研究商讨决定从 2022 年 8 月 30 日至 2023 年 2 月 9 日放假,农历 2023 年 1 月 18 日开工。
名单有点长,这里就不一一列举了…
除了上面已经宣布解散的工厂以外,其他工厂的日子,也不好过。马上进入第四季度,本应该是各大工厂加班赶工的黄金时节,但是目前内需疲软、外需腰斩的局面并没有看到有效的改观,剩下
如果比三元锂、铁锂差价太大,那么高端车寿命长也不算什么优点吧。
冲动功率大,线路发热的问题?
电网承受得起吗?
只说电池本身就是刷流氓搏眼球!
忽悠,接着忽悠
又一个贾跃亭
真正大的技术突破应该不会暴露在聚光灯下吧
见好就收吧,会死人的!!!
你要是真研究出威胁到石油能源的产品,你就快了!
同样的新闻,我这几年看了好几个
我国科学家早就发明了,让我们拭目以待
惊诧…… 担忧…… 各种的血沫(羡慕)嫉妒恨……
恨不得弯道超车超你 1 万次!
不是我们没有人才,是我们缺乏机制。
如此而已而已而已……
想哭没有泪。原来我很假。
警方通报「女童中秋节遭村支书强奸」,已依法对嫌犯进行刑事拘留,查明受害人父母从未进方舱,如何看此事? - 知乎 https://www.zhihu.com/question/553390971
这类研究成果类似的有很多,有兴趣的可以搜索看看。
但是几乎从未上过热搜,不知道为什么这个就上了。
是为了把上面这个新闻顶下来吗?我就问问?
我这个答案注定是不会有流量的。
喔!太好了,都等不及了,加紧转配上车。
比核燃!
3 分钟充满?那确实可以淘汰油车了。我这个油车党也可以买电车了
现在 99.9% 的人都不懂,商用的时候就都懂了。
这种新闻给钱我们自媒体一个月可以发十次。
听说团队四个人,三个华裔,都润了
可以抛售所有新能源股票了!你会回来谢我的。
不会是跟中国科学家一样骗取国家经费吧?
人有多大胆,电池多大产?
先落地再谈改变
我从7月11日开始加入美团外卖。到8月10日,共计工作了31天。 回看这段时间的经历,除了手上留下的黝黑的晒痕以外,有第一次送单时的快乐、有持续工作的煎熬、有大雨爆单时的慌乱、也有摔车时的崩溃和泪水。 在我最开始找到这份工作的时候,一方面是 …
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**标题:**我做外卖员:田野笔记 **作者:**Tom **发表日期:**2022.8.1 来源:Tom 的豆瓣日记 主题归类:外卖骑手 CDS收藏:公民馆 **版权说明:**该作品版权归原作者所有。中国数字时代仅对原作进行存档,以对抗中 …
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