储能电池近期大事件!!!
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材料人为您梳理储能电池近期技术和产业进展。技术突破内容来自于收录前沿成果的材料人网产品板块,产业进展来自于各家企业公众号报道以及财经网站。



产业事件


1.蜂巢能源撤回IPO
12月22日,根据上交所官网消息显示,蜂巢能源主动撤回了A股IPO申请。据蜂巢能源表示,公司综合考虑各种因素,以公司以及公司股东的最大利益为重,决定撤回A股申请,并考虑启动其他融资方案。根据其招股书内容,蜂巢能源专注于新能源汽车动力电池及储能电池系统的研发、生产和销售。公司主要产品包括电芯、模组、电池包及储能电池系统,“并可根据客户需求,为其提供动力电池及储能产品整体解决方案”。蜂巢能源前身为蜂巢有限,由长城汽车于2018年2月12日出资设立。
2.Enerflow完成A+轮融资
液流储能科技有限公司(Enerflow)宣布,公司已于近期完成亿元A+轮融资。本轮融资由高瓴创投(GL Ventures)领投、国新国证共同投资。据悉,液流储能公司(Enerflow)今年内已完成两轮融资,累计融资额达数亿元。
据介绍,液流储能Enerflow成立于2022年2月,是一家专注于液流电池关键核心技术研发的科创公司,也是国内目前仅有同时掌握全钒和铁铬两大液流电池关键技术的企业。它由长期从事液流电池研发和生产的海归博士技术团队与国内资深产业团队共同发起设立。
3.特斯拉储能超级工厂启动
12月22日,特斯拉在上海完成拿地签约,宣布特斯拉储能超级工厂项目正式启动。该工厂计划于2024年第一季度开工,第四季度投产。初期规划年产商用储能电池1万台,储能规模近40GWh。
4.吉兆储能获天使轮融资
液态金属电池储能厂商武汉吉兆储能科技有限公司(下称“吉兆储能”)完成了天使轮融资,由五源资本独家投资。吉兆储能成立于2023年5月,其依托华中科技大学强电磁技术全国重点实验室,已构建了完备的液态金属电池装配与测试平台,正在建设国内首条液态金属电池中试产线。
据介绍,吉兆储能的首席科学家蒋凯教授曾在麻省理工学院工作,于2011年底归国到华中科技大学任职开展液态金属电池技术研究。CEO滕鑫博士师从电化学储能泰斗杨裕生院士、吴锋院士,曾担任比克电池集团副总裁。
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研究成果


1:湖南大学何清/彭桑珊团队AEM:超分子侧链拓扑结构介导的伪纳米相分离用于设计高性能液流电池膜

湖南大学何清教授和彭桑珊副教授在Advanced Energy Materials期刊上发表了题为“Supramolecular Sidechain Topology Mediated Pseudo-Nanophase Separation Engineering for High-Performance Redox Flow Battery Membranes”的研究性论文。该文章首次强调超分子侧链拓扑结构对设计伪纳米相分离至关重要,揭示了超分子侧链拓扑结构对膜的微观结构和离子导电行为的影响机制。详细研究了三种超分子侧链拓扑结构(即线性、支链和环状)介导的伪纳米相分离膜在全钒液流电池(VRFB)中的应用。
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2:Advanced Materials:一种超快空气自充电锌电池
南开大学化学学院先进能源材料化学教育部重点实验室牛志强课题组通过构建PANI@Pt/C复合阴极,设计了一种超快速的空气自充电水性锌电池。引入Pt/C催化剂赋予PANI与氧气之间的氧化还原反应快速的反应动力学和扩展的氧化还原电位差。因此,Zn/PANI@Pt/C电池的自充电速率得到有效加速,它们可以自充电至完全充电状态。此外,PANI在放电过程中可以同时通过氧气进行充电,以弥补消耗的电能,实现了能源供应的延长。此外,由于其出色的机械性能,PANI@Pt/C阴极可以直接用作柔性自充电锌电池的阴极。作为概念验证,还制造了柔性软包装的Zn/PANI@Pt/C电池,并在不同弯曲状态下展现了稳定的电化学性能和自充电能力。这项工作提供了一种设计超快速化学自充电能量存储设备的途径,并拓宽了柔性能源存储设备的应用领域。相关成果以“An Ultrafast Air Self-Charging Zinc Battery”发表在Advanced Materials上。
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3:阿德莱德大学郭再萍、张仕林Nat. Commun:生物相容性电解质使锌离子电池具有高度可逆的锌阳极
阿德莱德大学科学张仕林研究员、郭再萍教授团队报道了一种内在生物相容性的水凝胶电解质,它由透明质酸(HA)、水和ZnSO4盐组成,在AZMBs中使用时表现出优异的性能。使用该电解质组装的对称电池在电流密度为1 mA cm-2,容量为1 mA h cm-2的情况下稳定、长期循环超过5500小时,在超过250小时的情况下,锌的利用率高达80%,平均镀锌/剥锌库仑效率(CE)为99.71%。研究人员使用WST-1细胞增殖和细胞毒性测定试剂盒确认了这种水凝胶电解质的生物相容性。更令人印象深刻的是,当与各种阴极,如LiMn2O(LMO)和碘(I2)配对时,具有这种水凝胶电解质的AZMBs表现出超长寿命,Zn//LMO电池在3℃的电流下超过1000次循环,Zn//I2电池在10℃的电流下超过20000次循环,这突出了这些灵活电池在可穿戴设备中的应用潜力。通过相关材料表征、电化学测试、原位光谱技术和理论计算,研究人员进一步阐明了水凝胶电解质的增强性能源于HA分子减轻水反应性和调节Zn2+/SO42-离子通量的能力。该研究结果对于开发高性能水凝胶基AZMBs用于先进的软可穿戴和植入式设备具有重要的实际意义。
相关研究成果以“A biocompatible electrolyte enables highly reversible Zn anode for zinc ion battery”为题发表在Nature Communications上。
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4:中南大学Acta Materialia:铁电BaTiO3 体相与表面协同极化提高锂硫电池动力学性能
中南大学韦伟峰研究员、周亮君副教授、王丽副教授合作报道了铁电BaTiO3 体相与表面协同极化策略促使锂硫电池动力学性能提升。差分相衬扫描透射电子显微镜(DPC-STEM)表明,超薄异质外延TiOx表面的引入可以诱导表面局域电场的形成。实验和理论结果进一步表明,协同极化工程的构筑即整合增强的体相内极化场与表面局域电场可以实现快速的电子转移并优化的活性位点,从而获得优异的吸附-催化活性。因此,使用BaTiO3@TiOx改性隔膜可以赋予电池优异倍率及循环性能。
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5:梯度凝胶电解质
中国科学院理化技术研究所江雷/闻利平团队设计并构筑了一种梯度准固态(凝胶)电解质(GHNs),可以同时实现锌离子的高效选择性传输与高稳定性的电解-电解质界面。研究表明,锌负极表面原位形成的致密凝胶网络,可以均匀化离子流,并能够减少界面自由水比例,从而有效抑制电极界面处的枝晶生长与腐蚀。GHNs中不对称分布的负电基团加速了锌离子的体相传输,可以使Zn/Zn对称电池稳定运行超过2400小时。同时,由GHNs组装全电池分别实现了在高电压和低温条件下的稳定循环。此外,该研究还利用GHNs组装了柔性软包电池,表现出优异的抗弯折能力。这有望加速水系锌离子电池的实用化发展。 研究成果以Gradient Quasi-Solid Electrolyte Enables Selective and Fast Ion Transport for Robust Aqueous Zinc-Ion Batteries为题发表于Advanced Materials。
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6:中科院工程热物所CEJ:钙基热化学储能材料
中国科学院工程热物理研究所传热传质研究中心在高性能钙基热化学储能材料开发方面开展了深入研究。科研人员采用计算和实验结合方式,通过高通量密度泛函理论计算筛选,发现掺杂稀土金属元素的钙基热化学储能材料表现出极低的过渡态反应能垒。同时,实验结果验证了掺杂稀土金属元素可以将氢氧化钙的起始反应温度降低50 ℃,提高了材料反应动力学性能。较低的脱水反应温度不仅可以扩大材料的适用范围,而且可以显著缓解材料的团聚和烧结问题,进而提高材料的循环稳定性。 
此外,该研究基于柯肯达尔效应,采用室温搅拌、无模板低碳环保方法制备得到中空结构微纳米氧化钙材料。该材料具有快速二氧化碳吸附速率和较高的循环稳定性,且该材料中的反应几乎不受扩散阻力限制。该工作利用生物模板制备得到了具有多级孔结构的钙基热化学储能材料。该材料具有较好的二氧化碳吸附特性和循环稳定性,20次循环储能密度在2000 kJ/kg以上。 
相关研究成果分别发表在《化学工程杂志》(Chemical Engineering Journal)上。研究工作得到国家自然科学基金和江苏省碳达峰与碳中和科技创新专项资金重大科技示范项目的支持。
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图1.(a)过渡态计算过程示意图,(b)研究元素在元素周期表中的位置,(c)不同元素修饰下氢氧化钙脱水反应的过渡态能垒

7:固态电解质功能化隔膜
中国科学院上海硅酸盐研究所研究员张涛团队通过石榴石型固态电解质Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12(LLZTO)与聚丙烯腈(PAN)强极性腈基基团(-CN)之间的配位作用构建了稳固的LLZTO@PAN包覆结构。在此基础上,利用该功能性材料构筑出水基浆料涂覆的表面强极性隔膜。一方面,PAN的空间位阻效应有效改善了LLZTO在水中的分散性;另一方面,LLZTO@PAN赋予隔膜表面强极性和高离子电导率,有效均匀锂沉积,实现锂金属电池在2C下稳定循环1000次,容量保持81%。该成果以A Strong-surface-polarity Separator Enables Dendrite-free Lithium Metal Anodes via Coordinated Garnet Electrolyte为题发表在《化学工程杂志》(Chemical Engineering Journal )上。 
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作者 808, ab