【新威周报第36期】戴宏杰院士Nature、钠金属电池不能快充快放的根本原因、工信部将开展钠离子电池标准制定
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资讯宝藏
8月25日，工信部答复政协第十三届全国委员会第四次会议第4815号（工交邮电类523号）提案称，将组织有关标准研究机构适时开展钠离子电池标准制定，并在标准立项、标准报批等环节予以支持。同时，根据国家政策和产业动态，结合相关标准研究有关钠离子电池行业规范政策，引导产业健康有序发展。工信部表示，将在“十四五”相关规划等政策文件中加强布局，从促进前沿技术攻关、完善配套政策、开拓市场应用等多方面着手，做好顶层设计，健全产业政策，统筹引导钠离子电池产业高质量发展。
15分钟充电80%！宁德时代获钠离子电池专利授权
从企查查网站获悉，近日，宁德时代新能源科技股份有限公司获“钠离子电池”专利授权，公开号为CN111525099B，申请日期为2019年2月。本申请提供的钠离子电池具有较高的首次库伦效率及倍率性能。据介绍，钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似，均为“摇椅式”。钠离子在正负极之间的嵌入、脱出实现电荷转移。值得一提的是，宁德时代董事长曾毓群表示，下一代钠离子电池能量密度研发目标是200Wh/kg以上。宁德时代研究院副院长黄起森称，目前，宁德时代已启动相应的产业化布局，2023年将形成基本产业链。
官宣取消统考！博士“申请-考核制”，真的来了！
8月24日，北京体育大学发布通知，明确学校2022年博士研究生招生全面实行“申请-考核”制，不再进行公开招考。这一改革旨在“全面考察考生的综合素质，择优选拔拔尖创新人才，提高博士研究生的生源质量”，根据要求，考生报名时需按照要求提供相关材料（含科研能力、外语水平、博士研究计划书等），而各学院需要对考生专业学术素养、科研创新能力和外语水平等各方面进行综合考核，择优录取。除了北京体育大学之外，郑州大学、国防科技大学等“双一流”高校在近期同样宣布，从2022年开始，取消统一入学考试招生，全面实行“申请-考核”制招生。未来，硕士毕业后再想“读博”，可能就只有这一条路了。
锑电池「吊打」锂电池？比尔盖茨追投，A股概念股连续涨停
据公司情报专家《财经涂鸦》消息，近日，美国“锑电池”公司Ambri宣布了新一轮1.44亿美元融资，其中公司现有最大股东比尔盖茨追投。Ambri表示，这项融资将用于支持其新型电池的技术和商业化发展。 这项新型电池指的就是“锑电池”。 目前，Ambri已经与自然资源公司PerpetuaResources（拥有美国国内最大的锑矿床）签订了长期的锑供应协议，以确保其供应链的国内来源。 并且近日，Ambri将和此次领投公司印度信实新能源光伏公司（RIL）达成战略合作，计划在印度建立一个大型电池制造工厂。
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电池前沿
戴宏杰院士Nature：解决了一类电池半个世纪以来无法二次充电的问题
锂离子电池 (LIB) 广泛用于从电动汽车到可穿戴设备的各种应用。在LIBs 发明之前，1970 年代开发了锂亚硫酰氯 (Li-SOCl2) 电池，使用 SOCl2 作为阴极电解质，锂金属作为阳极，无定形碳作为阴极。这种电池通过锂氧化和阴极电解液还原为硫、二氧化硫和氯化锂放电，以其高能量密度而闻名，广泛用于实际应用；然而，自从它发明以来，它一直没有被制成可充电的。2021年8月25日，斯坦福大学戴宏杰团队在Nature 在线发表题为“Rechargeable Na/Cl2 and Li/Cl2 batteries”的研究论文，该研究展示了使用高微孔碳正极、由氯化铝和氟化物添加剂组成的 SOCl2 起始电解质，以及钠或锂作为负极，可以生产可充电的 Na/Cl2 或 Li/Cl2 电池。以可充电Na/Cl2 电池为例，电池的首次放电容量约为 2,800 mAh g−1，平均放电电压约为 3.2 V。Na/Cl2 电池可以在 3.5 V 放电电压平台下可逆循环200圈，提供高达 1,200 mAh g-1 的容量，且库仑效率和能量效率分别大于 99% 和大于 90%！从性能上看，可充电Na/Cl2 和Li/Cl2电池的放电平台和容量分别媲美和远超现有的锂离子电池，有望成为下一代高比能量电池的理想候选者。总之，该研究首次报道了一种可充电的钠-氯气（Na/Cl2）和锂-氯气（Li/Cl2）电池，一举填补了SOCl2基可充电Li和Na电池领域50多年的空白！
张强教授Angew：“死锂”复活，精妙的调控，往往只需要简单的材料
本研究通过由碘化锡（SnI4）引发的三碘/碘（I3-/I-）氧化还原对来进行非活性锂的回收。I3-的还原作用将非活性锂转化为可溶性的LiI，然后扩散到阴极一侧。脱锂阴极对LiI的氧化作用将阴极转化为锂化状态并再生I3-，从非活性Li中回收Li离子，非活性锂中释放的Li+可以参与后续电化学过程。而再生的I3-参与进一步的氧化还原反应。此外，Sn的形成减轻了I3-对活性锂基体的腐蚀。在工作中的Li-Ni0.5Co0.2Mn0.3O2电池中，积累的非活性锂被可逆的I3-/I-氧化还原对大大回收，使电池的寿命延长了一倍。这项工作启动了一个创造性的解决方案，以回收不活跃的锂，延长实用金属锂电池的寿命。
JACS：与锂电相比，钠金属电池不能快充快放的根本原因是什么？
本研究表明：Na金属电极与更广泛研究的Li金属电极不同，Li金属电极可以在高达20 mA/cm2的高电流密度下生存，而Na金属电极不能在普通的醚类电解质中快速充电或放电。快速充电，即金属电镀，会导致严重的副反应，它将电解质分解成电化学不活跃的Na（I）固体物种。快速放电，即金属剥落，会导致局部的Na去除导致与集流体的电接触恶化而失效。虽然快速充电失效是永久性的，但快速放电造成的容量损失可以通过在低放电电流下的重组过程来恢复，从而重建电连接。进一步揭示，Na金属电极不理想的速率性能与Na的内在物理化学特性有关。这项研究描述了Na在快速电镀和剥离中的局限性的机理根源，并证明了改善Na金属电极的充放电速率性能的必要性。
佐治亚理工Joule：固态电池循环过程中应力变化的根源
近日，美国佐治亚理工学院Matthew T. McDowell在Joule上发表了题为“Stress evolution during cycling of alloy-anode solid-state batteries”的论文。本文研究了由三种不同合金材料（Sb，Sn和Si）的复合负极，硫银锗矿型固态电解质和LiNi0.33Mn0.33Co0.33O2（NMC-111）正极组成的固态电池中，合金负极随循环的内部压力演变。同时根据合金化的程度，测量了兆帕斯卡（MPa）级的应力变化。由于合金材料中Li的摩尔体积比NMC-111等典型正极材料大得多，排除了其他可能对负极压力测试造成的影响，从而发现了充/放电过程中的应力变化和滞后受电极结构和活性材料的影响。进一步通过对应力变化曲线分析，应力演变与合金材料的结构变化相关。这些发现为固态电池中电化学和力学之间的关系提供了新的理解。
AEM：19C/1000次循环，超分子自组装多电子受体有机分子实现长循环高倍率锂离子电池
本研究报道了一个关于小型有机电子受体分子-六氮杂蒽（HATA）嵌入醌（HATAQ）的分子设计的综合策略。通过将共轭的醌分子引入电子缺陷的六氮杂三苯衍生物核心，具有高度扩展的π共轭的HATAQ可以产生超高的锂存储容量，在0.4C时，提供426 mAh g-1的容量。在19C的极高倍率下，1000次循环后可获得209 mAh g-1的可逆容量，相当于近85%的保持率。HATA中具有一种独特的非常规固态lock-and-key氢键网络有助于有利的超分子二维层状排列，提高循环稳定性。HATAQ的容量和速率能力是有史以来报道的有机小分子阴极中最好的。这些结果与密度泛函理论研究一起提供了概念证明，该设计策略对于开发具有极高能量密度、速率能力和循环稳定性的有机电极是有希望的。
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