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【材料日报】下一代太阳能电池、高能量锂离子电池、铝合金汽车结构部件生产基地

前沿材料 2020-07-31 15:25:07

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英国发现下一代太阳能电池可通过

原子级的重新设计来改善!


2017年5月11日,英国帝国理工学院介绍了该校与英国巴斯大学的研究人员共同发现的关于解决钙钛矿电池不稳定性的可行新方法。研究人员揭开了这种新型太阳能电池在空气中分解的确切机制,并提出了可通过原子级重新设计来改善其稳定性的潜在方法。相关研究成果发表在了近期的“Nature Communications”(《自然通讯》)杂志上。

 

▲新鲜的(左)和降解后的(右)太阳能电池


随着太阳能电池的发展,被称为有机卤化铅钙钛矿的吸光材料以其更灵活的制备方式和更便宜的成本成为了代替硅的下一代太阳能电池材料的强劲候选。然而这种材料未能被广泛使用的一个原因就是钙钛矿电池在自然条件下会迅速降解,几天内就会大大降低其性能。这次,来自英国帝国理工学院和巴斯大学的研究人员确定了这种降解是由于钙钛矿材料被超氧化物所攻击而产生的


这种超氧化物是在钙钛矿被光照射后释放电子时与空气中的氧气生成的,其形成通常借助于钙钛矿结构中原本应该是碘分子的空位。碘化物虽然是钙钛矿材料自身的组成部分,但其中会包含一些缺陷,这些碘分子缺失的缺陷造成的空位则会被利用于超氧化物的形成。


研究团队发现,通过在制成后对材料添加额外的碘化物可提高材料的稳定性,但是研究团队也表示更长久的解决方案应该是通过原子级别的设计以消除碘化物的缺陷




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美国伊利诺伊大学香槟分校研究团队

开发出高能量锂离子电池!



2017年5月12日,伊利诺伊大学香槟分校、Xerion先进电池公司以及中国南京大学的研究人员开发了一种电镀锂离子电池正极的方法,可生产高品质、高性能的电池材料,开启了柔性和固态电池的大门

 

伊利诺伊大学Frederick Seitz材料研究实验室教授 Paul V. Braun表示:“这是制造电池正极的全新方法,可以赋予电池此前无法获得的形式和功能。”


传统的锂离子电池正极使用了在高温下形成的含锂粉末。将粉末与胶体粘合剂以及其它添加剂混合形成浆料,随后将其分散在薄铝箔片上并干燥。浆料层需要较薄的厚度,因此电池受限于储能容量。此外,胶体也限制了性能。


Xerion先进电池公司研发总监Hailong Ning表示:“胶体没有活性,对电池性能没有任何的贡献,还会阻碍电池中电流的流动。所有这些非活性材料都占用了电池内的空间,而整个产业都在试图从电池中获得更多的能源和电力。”


项目研究人员绕过粉末和胶合工艺,直接将锂材料电镀到铝箔上。


由于电镀正极没有任何胶体占据空间,所以与传统的正极相比,其能量多出30%。这种工艺也可以更快的进行充电和放电,因为电流可以直接通过。此外,还具有更加稳定的优点。


并且,电镀工艺甚至可利用不纯的原料制备纯的正极材料。这意味着制造商可以使用成本和质量较低的原材料,最终产品的性能仍将会很高,无需从初始阶段就采用昂贵的电池级材料。

 


南京大学教授、Xerion前科学家Huigang Zhang表示:“这种方法打开了柔性和三维电池正极的大门,因为电镀工艺会将基材浸在液浴中并将其涂覆。”


Paul V. Braun表示:“这些设计是不可能通过常规工艺实现的,但真正重要的是,这是一种高性能的材料,几乎是固态的。通过使用固体电极而不是多孔电极,可以在给定的体积中存储更多的能量。”



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肯联铝业在美国建立

先进铝合金汽车结构部件生产基地!


▲肯联铝业公司Logo


2017年5月11日,肯联铝业(Constellium)官网公布消息称将在美国佐治亚州怀特市(White,Georgia)建立新的生产基地,致力于生产先进铝合金汽车结构部件和碰撞管理系统


位于美国东南部,面积为135000平方英尺的生产基地将会扩建至220000平方英尺,以满足汽车制造商客户未来的供应需求。预计到2019年,肯联铝业在Georgia生产基地的员工将达到150名。

  

肯联铝业为新的BMW 5系列提供铝合金汽车车身板和碰撞管理系统,包括其混合动力和旅游车型。最新版的BMW 5系车比以前的型号相比节省了137磅(62Kg),这主要得益于轻质铝合金材料的应用。铝合金是碰撞管理系统的理想材料,因为它具有良好的能量吸收性能,当车辆发生碰撞时可以有效的保护乘客。

 

肯联铝业汽车结构与工业业务部总裁Paul Warton说:“今天非常高兴可以在Georgia庆祝新生产基地的开业,其先进的制造能力和世界一流团队,将致力于与我们的汽车客户进行合作。更贴近客户的装配厂将使我们能够更好地为汽车制造商服务,使车辆更轻更安全,并响应行业对铝结构零件不断增长的需求。”


铝合金是汽车行业减轻车辆重量、提高燃油经济性、降低排放量以及增加安全性的首选材料。肯联铝业的先进解决方案可以帮助全球汽车制造商实现这些目标。




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