电池是当前通往碳中性世界的路线图中必不可少的难题。随着飙升的生产,电池本身意外地成为社会的可持续性问题。因此,越来越多的注意力放在电池的生命周期中,需要进行第二次使用寿命和电池回收利用,依靠对电池状态的监视以及通过传感器对退休电池进行分类。解码基本物理/化学过程的电池传感器已准备好最大程度地提高电池的质量,可靠性,寿命和安全性,并最大程度地减少环境足迹。光纤传感器由于其微型尺寸,绝缘性质,电磁免疫力和多功能灵敏度而脱颖而出。从这个角度来看,我们讨论了对电池进行商业化智能感测的希望和挑战,并突出了光纤传感器如何与范式转移协同作用,包括细胞到包装和底盘技术。关键字:电池;聪明的感应;光纤传感器;传感器植入;智能电池
每个生命周期步骤对总GWP的影响取决于研究中所包含的步骤。通常,生产分解为2个子步骤,这是原材料提取和电池的产生([9] - [12]),或者是整体考虑的([13],[14])。对于寿命末而存在相同的现象:可以将其整体思考或分解为2个步骤,它们正在回收和终止寿命。使用阶段包括用于电池操作,维护和电池更换的电力([8],[13],[14])。在这些步骤之间,研究了不同的运输路径:第一个是制造步骤之间的运输([9],[14]),第二个是生产地点和车辆组装现场之间的运输([5],[15])。
图2:从基于物理的电池模型中检索的特征的SOH估计方法。这些技术的缩写项是库仑计数(CC),电化学阻抗光谱(EIS),开路电压(OCV),Kalman滤波器及其扩展(KF)和遗传算法(GA)。
图 2:从基于物理的电池模型中检索到的特征的 SoH 估算方法。这些技术的缩写是库仑计数 (CC)、电化学阻抗谱 (EIS)、开路电压 (OCV)、卡尔曼滤波器及其扩展 (KF) 和遗传算法 (GA)。
抽象的全稳态电池(ASSB)被认为是提高电池安全性和能量密度的最有希望的候选者。硫化物电解质具有狭窄的电化学窗口,该窗口阻碍了其应用与高压阴极。具有高压耐力的卤化物电解质可以帮助解决此问题。在此,采用喷涂和污染方法的组合用作处理自由的LI 6 PS 5 Cl(LPSCL)不对称的电解质膜(19.23Ωcm2,75μm),用10μmLi3包含6(Licl)层装饰。LICL-LPSCL不对称的电解质膜增强了高压稳定性,使LINI 0.83 CO 0.83 CO 0.11 Mn 0.06 O 2(NCM811)和LI 1.2 Ni 0.13 CO 0.13 CO 0.13 CO 0.13 Mn 0.54 0.54 O 2(LRMO)Cathodes。NCM811 | LICL-LPSCL | NSI ASSB的初始库仑效率(ICE)为85.13%,在200个周期后的容量保留率为77.16%。Compared with the LPSCl membrane, the LICl-LPSCl membrane displayed high stability with the LRMO cathode as the charging cut-off voltage increased to 4.7 V, which improved the initial charge capacity from 143 to 270 mAh g −1 and achieved stable cycling of 160 mAh g −1 at 0.5 C. Additionally, we attempted continuous LICl-LPSCl membrane production and utilized the product to fabricate a基于LRMO的小袋型ASSB。LICL-LPSCL电解质膜的制造证明了其在Assbs中的可控和行业适应应用的潜力。
MXenes 是一种寿命长达十年的陶瓷材料,于 2011 年在德雷塞尔大学首次发现 1 。它们的通式为 M n +1 X n T x , (n=1,2,3) ,其中 T 是表面终止原子,M 是早期过渡金属,X 是 C 或 N 2-4 ,MXenes 直接从其相应的 MAX 相蚀刻而成。后者是层状碳化物或氮化物结构,公式为 M n +1 AX n , (n=1,2,3) ,其中 A 是元素周期表 A 族元素,通常是第 13 或 14 族。在图 1 中,我们可以看到元素周期表中 MAX 相和 MXenes 的成分以及它们的结构。具有 OH 或 F 终端的碳化钛 Ti 3 C 2 是从钛铝 MAX 相 Ti 3 AlC 2 1 中发现的第一个 MXene。由于 Ti 3 C 2 T x MXene 仍然最具导电性 6–8,文献中对其在二次(即可充电)电池中的应用潜力进行了广泛研究。为此,人们试图通过操纵终端原子 8,9 来控制其电子和机械性能。可充电离子电池是一种基于离子插入的储能装置 10。通常,离子电池由阴极(正极)和阳极(负极)组成,并与含有离子的电解质接触。两个电极由微孔聚合物膜(隔膜)隔开,该膜阻止电子与离子一起在它们之间穿过 11。商用电池单元通常是在放电状态下生产的,而阳极和阴极电极在与大气接触时需要保持稳定 11。充电时,电极需要连接到外部电源,而电池
b“全球对化石燃料枯竭和相关环境恶化的担忧刺激了人们对可再生和清洁能源的探索和利用进行了大量研究。能量存储和能量转换是当今可持续和绿色能源科学中最重要的两项技术,并在日常应用中引起了极大的关注。迄今为止,大量新型纳米材料已被广泛探索用于这些与能源相关的领域,然而,每种材料都有自己的问题,限制了它们满足高性能能量存储和转换设备要求的能力。为了满足未来与能源相关的应用的高技术要求,迫切需要开发先进的功能材料。在此,本期特刊旨在涵盖原创研究成果、简短通讯和多篇评论,内容涉及先进异质结构材料的合理设计和可控合成的创新方法及其在能源相关领域(如可充电电池、超级电容器和催化等)的吸引人的应用。”
这种新材料是磷酸钒钠,化学式为 Na x V 2 (PO 4 ) 3 ,它通过将能量密度(每千克储存的能量)提高 15% 以上来改善钠离子电池的性能。与旧款钠离子电池的 396 Wh/kg 相比,这种材料的能量密度更高,为 458 瓦时/千克 (Wh/kg),使钠技术更接近与锂离子电池竞争。
引用:Mathews、Ian、Xu、Bolun、He、Wei、Barreto、Vanessa、Buonassisi、Tonio 等人。 2020 年。“考虑日历和循环老化的公用事业规模太阳能二次电池的技术经济模型。”应用能源,269。
2020年,锂离子电池(LIB)的市场达到了230 gwh的能力。汽车市场是最大的应用程序(69%),由于2000年不到LIB市场的1%,因此在过去的十年中,其份额已大大增加[1]。减少电动汽车(EV)的环境影响需要电池的生态设计,因为它占电动电动汽车总温室排放气体(GES)的41%[2]。过去几年的电池电池已经领导了大量的生命周期评估(LCA)[3] - [10]。大多数关注生产阶段[11]和气候变化影响类别[4],[11],[12]。结果范围从53千克CO 2 EQ/kWh到313千克CO 2 EQ/kWh [4],[11] - [13]。由几位作者突出显示,由于使用多个功能单元,研究之间出现了很大的可变性,