科技创新 | 新型有机储能材料、锂电池回收……多领域取得新进展！近期科技创新成果盘点（上）

本期速览

01 暨南大学和中科大研究团队在锂离子电池热失控早期预警领域取得进展

02 中国科学院纳米能源所在锂电池回收领域取得进展

03 两家企业发布固态电池产品

04 天府储能推出新一代超高功率128千瓦钒电池电堆产品

05 北京普能第三代储能系统获得UL1973认证

06 西湖大学开发新型有机储能材料

01 暨南大学和中科大研究团队

在锂离子电池热失控早期预警领域

取得进展

近日，暨南大学郭团研究员和中国科学技术大学王青松研究员团队在锂离子电池热失控光纤检测早期预警领域取得重要成果。研究成果以“基于先进光纤传感技术的商用锂离子电池热失控原位监测”为题，于2023年8月29日发表在《自然·通讯》(Nature Communications)杂志。

频繁发生的电池起火爆炸等安全事故严重制约了锂电池进一步发展，其共性原因是电池热失控，其根源是电池内部一系列复杂且相互关联的“链式副反应”。为了攻克这一科学难题，研究团队提出了一种可植入电池内部的多模态集成光纤原位监测技术，实现了对商业化锂电池热失控全过程的精准分析与提早预警。团队设计并成功研制出可在1000℃的高温高压环境下正常工作的多模态集成光纤传感器，实现了对电池热失控全过程内部温度和压力的同步精准测量，攻克了热失控极端环境下温度与压力信号相互串扰的难题，提出解耦电池产热和气压变化速率的新方法，发现了触发电池热失控链式反应的特征拐点与共性规律，实现了对电池内部微观“不可逆反应”的精准判别。该研究可为快速切断电池热失控链式反应提供预警手段。

02 中国科学院纳米能源所

在锂电池回收领域取得进展

近日，中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士、唐伟研究员团队将材料接触起电这一物理现象与催化学科交叉融合，提出接触电致催化新机制，并开发了一种绿色、经济、高效的锂电池回收技术。相关论文发表于《自然-能源》。

该团队提出的接触电致催化回收锂电池的新机制，以日常生活中常见的沙子的主要成分二氧化硅作为催化剂，以机械能为驱动，利用其与水接触起电产生的电子转移诱导产生超氧自由基、过氧化氢等活性物质，还原电极粉末中高价态的金属，从而实现锂、镍、锰、钴等金属的有效浸出。实验表明，在90摄氏度、超声6小时的条件下，钴酸锂电池中锂的浸出率达到100%、钴的浸出率达92.19%。对于三元锂电池，在70摄氏度、6小时的条件下，锂、镍、锰、钴的浸出效率分别为94.56%、96.62%、96.54%和98.39%。实验中用到的二氧化硅无须任何化学修饰，作为介电粉末催化剂成本低廉，符合大规模商业应用需求，而且只需通过简单的离心分离就可实现回收、循环利用，能够有效降低回收成本。

03 两家企业发布固态电池产品

2023年8月30日，恩力动力官方称，其和软银公司成功开发出使用硫化物固态电解质及锂金属负极的全固态锂金属电池，成功制作了安时级(1-10安时)固态电池电芯，其实测能量密度达到300瓦时/千克。此次发布的全固态电池100%使用硫化物基固态电解质，完全不含有机液体电解质，有望解决燃爆、漏液等传统锂离子电池的固有问题。另外，由于全固态电池可以在很宽的温度范围(-40~100°C)下正常工作，电动车动力电池PACK将不再需要冷却和加热系统，将进一步提升电池PACK的能量密度，进而提升未来电动车的续航里程。全固态锂金属电池在全固态电池的材料制备、固-固三维界面的构建、固态电极的制造工艺及设备开发等一系列重大难题上取得了突破的结果，是全固态电池迈向产业化的重要里程碑。

2023年9月5日，赣锋锂电发布了超级半固态“新锋”电池。据悉，该电池采用柔性固体电解质隔膜和超级半固态电芯，可实现3000+循环寿命，且半固态电池CTP(Cell To PACK，电池-电池包)结构使体积效率提高8%，能量密度增加10%，零件数量减少50%，实现了让整车更加轻量化。同时，该电池采用超级纳米隔热材料以及超级导热界面，可实现10万公里无衰减。

04 天府储能推出新一代

超高功率128千瓦钒电池电堆产品

2023年8月27日，四川天府储能科技有限公司推出新一代超高功率128千瓦钒电池电堆产品。该产品采用天府储能自主研发的先进技术和创新设计，可极大提升钒电池运行的可靠性和系统集成度。该电堆额定功率128千瓦，电堆能效达83%，电堆尺寸为1605毫米×790毫米×855毫米，功率密度为240兆瓦/平方厘米(或118瓦/升)。

05 北京普能第三代储能系统获得

UL1973认证

近日，北京普能世纪科技有限公司(以下简称北京普能)控股公司VRB Energy Inc宣布，经过十多个月的严格测试，北京普能的第三代储能系统Gen 3 VRB-ESS®(以下简称三代系统)近日获得了UL1973认证。

UL1973是全球公认的商用电池储能标准。北京普能的三代储能系统是目前唯一通过UL1973标准认证的兆瓦级电力模块系统，是新一代公用事业级储能系统，基于60千瓦电堆和1兆瓦功率模块构件。

06 西湖大学开发新型有机储能材料

近日，西湖大学王盼团队与哈佛大学Michael J. Aziz团队、国科大杭高院季云龙团队合作，开发了一类基于吩嗪衍生物的水溶性有机储能小分子，并提出了在水系有机液流电池充放电过程中实现电化学碳捕获一体化的方法。相关成果发表在《自然·能源》上。

2021年，王盼实验室与合作团队发展了新型仿生设计水溶性吩嗪类化合物1,6-AFP，赋予水系有机液流电池体系优异的稳定性。之后，他们根据不同功能及应用场景，开发了一系列吩嗪“家族”的新成员。新成员1,8-ESP与1,6-AFP共享同样的“骨架”(母核)，但嫁接着不一样的“肢体”(官能团，指的是影响有机化合物的物理化学性质的原子或原子团);上一代小分子所使用的是氨基酸，而这一代，团队换上了磺酸根。基于这种新合成的小分子，团队开发了能够捕获与释放二氧化碳的水系液流电池。它既能实现水系液流电池的储能功用，也能捕集与释放二氧化碳。研究人员测试了1,8-ESP的水系液流电池的性能，发现它具有一系列较为优越的表现。这个小分子及其发展而来的电池，具有“从酸到碱”都适宜的高水溶性、较好的二氧化碳捕获表现、较高的稳定性、良好的抗氧化性和较低的能量成本。

在实际运行过程中，以1,8-ESP为活性物质的电池体系，既可作为二氧化碳捕集系统，也可同时进行能量存储。该系统能够根据市场与实际需求，来进行储能与碳捕集的及时调整与响应，以获得最大经济效益。