对更高能量密度的不懈追求对电池安全性提出了挑战。[8,9] 更薄的隔膜会增加穿孔的危险,而锂金属的使用则有可能引起枝晶穿透和短路。发生短路时,快速自放电产生的大电流通过低电阻电子通路产生焦耳热,使隔膜和电极材料的温度达到击穿点(150-250°C),[10] 引发一系列放热反应和热失控。[11,12] 内部短路可能是由机械变形(例如在钉刺试验期间 [13,14] )和过度充电等外部原因引起的,但也可能由于没有明显的外部原因而发生,例如最近发生的停放电动汽车自燃事件。[15] 推测的机制包括电池中导电丝的生长,最终会穿透隔膜并使电池短路。 [16] 目前已开发出各种防止和管理锂离子电池热失控的方法,包括压力释放孔、[17] 防止过度充电的先进电池管理系统、设计为断裂以便电子隔离短路的集电器,[18] 以及阻燃添加剂。[19]
新兴便携式电子设备、交通运输(如电动汽车、混合动力汽车、自动驾驶飞机等)和智能电网规模储能的快速发展刺激了对高能量密度、高安全性和低成本储能系统的需求不断增长。[1–4] 尽管如此,锂离子电池(LIBs)的持续大规模应用受到其成本飙升的制约,考虑到锂资源的短缺和分布不均,这往往还与不良的环境和人权记录有关,促使传统的 LIBs 被新的电池系统所取代。[5–7] 在众多负极材料中,钠(Na)金属被认为是下一代可充电电池的有前途的负极,因为它具有高的理论比容量(1165 mAh g-1)、低氧化还原电位(-2.714 V 相对于标准氢
PE隔膜由于生产工艺成熟,价格相对便宜;由于氧化铝价格低廉,Al 2 O 3涂层增加的成本很小;NCM811比PE或Al 2 O 3贵得多,增加了材料成本。如表S1所示,在PE/Al 2 O 3隔膜上涂覆NCM811或其他活性陶瓷层会产生活性陶瓷材料成本,以及额外的人工/能耗/折旧成本。如果隔膜上的活性涂层完全参与充电/放电反应(100%利用率),则隔膜上的活性材料成本相当于由隔膜涂层引起的成本
对更高能量密度的不懈追求对电池安全性提出了挑战。[8,9] 更薄的隔膜会增加穿孔的危险,而锂金属的使用则有可能引起枝晶穿透和短路。发生短路时,快速自放电产生的大电流通过低电阻电子通路产生焦耳热,使隔膜和电极材料的温度达到击穿点(150-250°C),[10] 引发一系列放热反应和热失控。[11,12] 内部短路可能是由机械变形(例如在钉刺试验期间 [13,14] )和过度充电等外部原因引起的,但也可能由于没有明显的外部原因而发生,例如最近发生的停放电动汽车自燃事件。[15] 推测的机制包括电池中导电丝的生长,最终会穿透隔膜并使电池短路。 [16] 目前已开发出各种防止和管理锂离子电池热失控的方法,包括压力释放孔、[17] 防止过度充电的先进电池管理系统、设计为断裂以便电子隔离短路的集电器,[18] 以及阻燃添加剂。[19]
当胸膜腔内压力为正值(> 2mm Hg)时,红色信号隔膜向上偏转。当压力为负值(< 2mm Hg)时,隔膜向下偏转。正常的胸膜腔内压力始终为负值。因此,当隔膜保持向下位置时,气胸可能得到解决。通知医生。
· 用于模拟的材料疲劳数据 · 涂层、隔膜和袋复合材料的压缩性 · 涂层电极的弯曲刚度 · 电池箔、隔膜和袋复合材料的拉伸强度 · 焊缝和粘合处的接头质量 · 涂层的硬度和划痕性能 · 电极涂层的附着强度和质量 · 涂层表面的摩擦系数 · 隔膜和袋箔的抗穿刺性 · 温度或介质等环境条件下的材料特性
目前,人们对锂金属电池重新产生兴趣,是因为它具有极高的能量密度,可以满足移动设备对长期自主性的巨大需求(Xiang 等,2019)。锂金属具有 3860 mA hg − 1 的高理论比容量和 -3.04 V(vs. SHE)的最低氧化还原电位,这促使它被用作阳极,取代目前商业化的石墨(理论比容量:374 mA hg − 1)。因此,对锂金属电池、Li-O 2 、Li-S/Se 的研究和开发正在兴起(Abouimrane 等,2012;Bruce、Freunberger、Hardwick 和 Tarascon,2012;Yang、Yin 和 Guo,2015;Yin、Xin、Guo 和 Wan,2013)。垂直锂枝晶的生长会刺穿隔膜,导致短路甚至起火,这是此类电池商业化应用的主要瓶颈(Lu et al., 2015 ; Tarascon & Armand, 2001 ; Wu et al., 2018 )。此外,枝晶的形成会产生“死锂”和特定的固体电解质界面相 (SEI)(Cheng, Yan, Zhang, Liu, & Zhang, 2018 ),这意味着库仑效率下降并影响循环效率。各种各样的策略(Xu et al., 2014 )与使用兼容
摘要:多硫化物中间体 (Li2Sn,2<n≤8) 的穿梭和锂金属表面的枝晶生长阻碍了锂硫 (Li-S) 电池的实际应用。隔膜功能化提供了一种解决这些问题的直接方法。在此,我们展示了一种用于先进 Li-S 电池的多功能 MIL-125(Ti) 改性聚丙烯/聚乙烯隔膜。MIL-125(Ti) 是一种含钛的金属有机骨架 (MOF),具有开放骨架结构、高固有微孔率和路易斯酸特性。与原始隔膜相比,具有 MIL-125(Ti) 涂层的隔膜表现出更好的电解质润湿性和更低的电阻。独特的涂层层充当有效的物理和化学屏障区域,可捕获多硫化物物质,而不会影响 Li+的平稳传输。同时,MOF 中直径约为 1.5 纳米的高度有序微孔引导均匀的 Li + 镀层,从而抑制锂枝晶。因此,MOF 改性隔膜可显著提高 Li-S 电池的循环稳定性和倍率性能。在 0.2 C(1 C = 1675 mA g-1)下 200 次循环后的容量保持率超过 60%,在 2 C 下比容量为 612 mAh g-1。这种简便的方法为高性能 Li-S 电池提供了一条有效的途径。关键词:锂硫电池、金属有机框架、隔膜、穿梭效应、锂枝晶■ 介绍
该项目将在三个预算期 (BP) 内完成,每个 BP 之间都有一个通过/不通过决策点。此 NEPA 审查适用于所有三个 BP 中的工作活动。在 BP1 期间,将采购 R2R 工具并进行安装规划。将开发和表征新涂层。然后将合成、涂覆和测试隔膜。将使用现有的批量 ALD 系统进行涂层。将选出性能最佳的涂层进行进一步测试。BP2 活动将包括 R2R 工具安装、隔膜合成和使用 R2R ALD 系统进行涂层。将在涂层隔膜上进行性能测试。还将进行初步技术经济分析 (TEA)。BP3 活动将包括电池制造、隔膜和电池单元的性能测试、与现有商用电池堆垛机在线演示 R2R ALD 涂层系统以及完成 TEA。