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锂离子电池高电压技术及产业发展现状

随着用电设备对锂离子电池容量要求的不断提高，人们对锂离子电池能量密度提升的期望越来越高。特别是智能手机、平板电脑、笔记本电脑等各种便携设备，对体积小、待机时间长的锂离子电池提出了更高的要求。同样在其他用电设备，如：储能设备、电动工具、电动汽车等也在不断开发出质量更轻、体积更小、输出电压和功率密度更高的锂离子电池，所以发展高能量密度的锂离子电池是锂电池行业的重要研发方向。一 高电压锂离子电池开发的背景为了设计高能量密度的锂离子电池，除了对其空间利用率的不断优化，提高电池正负极材料的压实密度和克容量，使用高导电碳纳米和高分子粘接剂来提高正极和负极活性物质含量外，提升锂离子电池的工作电压也是增大电池能量密度的重要途径之一。在锂离子电池的截止电压正由原来的4.2V逐步过渡到4.35V、4.4V、4.45V、4.5V和5V，其中5V镍锰锂离子电池具有高能量密度、高功率等优异特性，将是未来新能源汽车及储能领域发展的重要方向之一。随着电源研发技术的不断发展，将来更高电压、更高能量密度的锂离子电池将逐渐走出实验室，为消费者服务。二 高电压锂离子电池应用现状通常说的高电压锂离子电池是指单体充电截止电压高

基于钛酸锂负极的SCiB锂离子电池技术

2016年，格力董明珠对珠海银隆的亲睐一下子让钛酸锂电池电池成为了舆论讨论的热点。大肆的媒体报道宣传将钛酸锂电池捧上了天，不熟悉电池的人以为是一种新的电池种类，实际钛酸锂电池还是属于锂离子电池的范畴，只是负极材料使用了钛酸锂 东芝的SCiB单体电池包括了功率型电池2.9Ah、10Ah和能量型电池20Ah、23Ah(图2)。其中，2.9Ah电池在35摄氏度下，SOC 范围20-80%的条件下，10C充电/10C放电的循环寿命高达40000次以上(图3)，10Ah电池在5C充电/5C放电条件下，循环20000次以后容量保持率还在90% 以上(图4)，20Ah电池在3C的充放电电流下，循环寿命可以保持在15000以上(容量保持率>80%，图5)。图2 SCiB单体电池图3 SCiB 2.9Ah电池的循环寿命图4 SCiB 10Ah电池循环寿命图5 SCiB 20Ah电池循环寿命其中，东芝还给出了SCiB 10Ah电池优异的 低温性能(图6)：在零下20摄氏度可以用1C的电流正常充放电，并且没有明显的容量衰减。图6 SCiB 10Ah电池低温性能图7是2.9Ah SCiB电池的针刺、挤压和过充

车用锂离子动力电池系统的**性剖析

中国科大非催化加氢驱动二氧化钒相变研究获进展

二氧化钒（VO2）是一种具有广泛应用前景的强关联过渡金属氧化物材料，*显著的特征是在68℃时具有四到五个量级的绝缘-金属相变性质。VO2的各种光电功能特性均与其相变密切相关，然而其相对过高的相变温度成为实际应用的一大瓶颈问题。通过深入研究其相变微观机制，探索有效的相变调控方法来降低相变温度对推动其实际应用具有重要意义。氢原子由于其小的原子半径能够有效进入VO2晶格实现电子掺杂，达到调控相变的目的。利用传统高温贵金属催化加氢的方法，中国科学技术大学国家同步辐射实验室邹崇文研究组与微尺度物质科学国家研究中心江俊研究组在VO2薄膜中实现了从绝缘-金属-绝缘的三阶段依次相变，并揭示了加氢诱导的电子掺杂填充VO2导带能级的机理（Phys. Rev. B 96, 2017, 125130）。然而，传统的氢化掺杂技术依赖于高耗能的温度和压力等条件，又需要昂贵的贵金属催化剂，且氢化后的材料表面沉积的催化金属还难以去除，这些不利因素成为制约VO2材料氢化相变调控和应用的障碍。 近日，研究人员突破高温贵金属催化加氢来调控VO2相变的传统方法，实现了利用金属吸附驱动酸溶液的质子掺杂进入VO2材料实现温和条件

科学家找到锂电池寿命变短原因：锂离子浓度涨落变化

周舟 林小春/新华社 美国科学家发表于*新一期《科学进展》杂志的论文说，锂离子电池中的锂离子浓度会发生涨落变化，这解释了锂离子电池寿命变短的原因，并有望帮助开发充电更快、待机时间更久的电池。由美国能源部布鲁克黑文国家实验室领导的一个研究团队近日发现，当电池产生电流时，若电池的电极是由纳米粒子制成的，纳米粒子部分区域里的锂离子浓度会先上升，然后下降，而非此前一直认为的浓度会持续增加。晶格是晶体内部的粒子按一定几何图形排列而成的结构。锂离子电池的工作原理是锂离子在正负极晶格间移动，充电时，锂离子从正极流到负极，放电时正相反。“与海绵吸水类似，我们看到纳米粒子里锂离子的总浓度在不断增加，”主持该研究的布鲁克黑文国家实验室可持续能源技术部科学家王冯说，“但与水不同，锂离子会选择性地从某些区域流出，这造成晶格间锂离子浓度不一致。”研究人员指出，锂离子进入晶格前，晶格的结构很均匀，一旦锂离子进入，就会拉伸晶格，当锂离子流出时，晶格又收缩了。锂离子的不均匀运动可能造成持久性损害，原因是它使电池内活性成分的结构变形，并可能导致电池疲劳失效。研究人员推测这种现象也可能发生在其他高性能电池的化学物质中，该