前沿丨电池领域研究进展汇总（2019.4）
比利时IMEC(微电子研究中心)近日展示了一种新型纳米微粒材料，这可能意味着其在可持续应用领域的突破，由于其独特的材料性能和易于制造的结合，它有希望被作为广泛的(可持续)工业应用。比如，更高效的电池，更好的催化转换器，燃料电池和氢气的生产。这种独特的材料可以通过廉价的阳极氧化和电镀工艺制造，而模具是由铝箔阳极氧化形成的，可以在其中沉积各种各样的材料。将电池电极中的锂转化为锂离子时，纳米网材料可以实现大容量、快速充电，因为它的大表面结合了高孔隙率，具有高储能材料的负载，同时它仍然作为一个纳米薄膜与集电体紧密接触。
扫描电镜图像显示出高度规则的结构
加拿大阿尔伯塔大学近日研究出新型的硅基锂电池，将硅作为负极代替传统的石墨，与当前电池电芯产品相比，其充电容量(charge capacity)翻了10倍。这是因为与石墨相比，硅对于锂离子的吸纳量更大，但是也存在弊端，在多次充放电后，硅容易碎裂，因为其在吸收和释放锂离子后，自身会膨胀和收缩从而出现裂痕。为了提高硅的性能，通常将硅材料纳米化和复合化，如此能够防止断裂，最大限度地提高电池的稳定性和其他性能。相关人员表示，该技术如果用于电动汽车电池，其续航里程数或许能够提高10倍。
近日，北京理工大学化学与化工学院孙克宁团队在高倍率、长循环钠离子电池负极研究方面取得新的研究进展。通过构建介孔中空结构并采用杂原子调控碳层间距，获得了具有较高倍率性能及循环稳定性的碳负极材料。该研究成果以《Heteroatom-Doped Mesoporous Hollow Carbon Spheres for Fast Sodium Storage with an Ultralong Cycle Life》为题在线发表在国际能源类期刊《Advanced Energy Materials》(《先进能源材料》，影响因子21.8)上。本文的通讯作者为孙克宁教授及孙旺特别副研究员，第一作者为北京理工大学化学与化工学院博士研究生倪丹。
据外媒报道，加拿大西安大略大学（Western University）正与中国研究人员合作，为电动汽车研发电池。当地时间4月10日上午，国联汽车动力电池研究院有限责任公司（China Automotive Battery Research Institute Co.Ltd.，国联研究院Glabat）高管与加拿大安大略省伦敦市市长Ed Holder一道，参加了Glabat固态电池公司（Glabat Solid－State Battery Inc.）的正式开业仪式。Glabat固态电池公司是国联汽车动力电池研究院有限责任公司（国联研究院组建了中国首个制造业创新中心——国家动力电池创新中心）设立于北美的唯一研发型高科技公司。据高管们表示，此次合作旨在加强对固态电池的研究。固态电池可能成为传统锂离子电池的替代电池。
据外媒报道，Solid Power正与福特汽车公司（Ford Motor Company）合作，为下一代电动汽车研发全固态电池。与目前工业标准锂离子电池相比，固态电池性能更好、安全性更高。此次合作将侧重于研发符合汽车应用要求的全固态电池，充分利用Solid Power首款全自动、卷对卷技术（roll－to－roll）生产设施，预计将于2019年第二季度全面投产。
2018年9月，Solid Power宣布在A轮融资中筹集了2000万美元（约合1.3亿元人民币）。随后，福特公司参与了该公司的下一轮融资，此次融资投资者还包括Volta Energy Technologies、现代CRADLE、三星风投公司（Samsung Venture Investment Corp.）、Sanoh Industrial Co.、Solvay Ventures和A123 Systems。2017年12月，Solid Power宣布与宝马集团（BMW Group）合作，共同研发电动汽车固态电池，并定制Solid Power的技术以满足高性能电动汽车的要求。
据外媒报道，伦敦大学学院（UCL）研究人员，率先在世界上制造出由晶体磷构成的柔性纳米带，有望广泛应用于能源存储和电子领域，实现快速充电、大容量电池和从余热中回收电能等。日前，在《自然》杂志上发表的一篇论文中，该校研究人员与布里斯托尔大学、弗吉尼亚联邦大学和洛桑联邦理工学院的团队成员一起，描述了他们是如何意外地制造出这种微小的磷带。
研究人员尝试在零下50摄氏度下，将黑磷与溶解在液态氨中的锂离子混合，制造出二维磷烯薄片。24小时后，他们除去氨，并用有机溶剂代替。研究人员不断进行微调，直到他们生产出样本，其中大部分是带状物。这种带状物具有典型的单原子层高度，宽度为4－50纳米，测量长度可达75微米。该论文的第一作者米奇·沃茨（Mitch Watts）说，它们极其扁平、透明，而且异常柔韧。
在电池中使用磷烯带，可能使锂离子极快扩散，从而实现快速充电。该论文的作者之一、伦敦大学学院的克里斯·霍华德（Chris Howard）说，含有磷烯带的电池容量，几乎是传统锂离子电池的两倍。他说，根据计算，这种材料可以作为热电材料，具有很高的价值，能将废热转化为电能，而且它很柔韧，可以用来为可穿戴设备提供动力。
参考来源：
OFweek锂电网、盖世汽车网