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能耐极寒和酷热的新型锂离子电池开发成功
能耐极寒和酷热的新型锂离子电池开发成功，美国加州大学圣地亚哥分校工程师开发了一种锂离子电池，该电池在极寒和酷热的温度下表现良好，能耐极寒和酷热的新型锂离子电池开发成功。
近期，加州大学圣地亚哥分校(UCSD)的工程师们开发出了一种新型锂离子电池，据称这种电池在极冷和高温下都能表现良好，同时仍能储存大量能量。
根据研究人员的说法，这一“壮举”是通过开发一种新型电解质实现的。这种电解质不仅可以在较宽的温度范围内坚挺耐用，而且可以与高能阳极和阴极兼容。上述研究成果已于近期发表在了《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。
UCSD雅各布斯工程学院纳米工程学教授、该研究的资深作者Zheng Chen表示，基于这项技术开发的车用电池，即使在寒冷气候下也能让电动汽车行驶更远。此外，它们还可以减少对冷却系统的需求，以防止车辆的电池组在炎热气候下过热。
Chen 解释说：“高温对于汽车电池来说是一个重大挑战。在电动汽车中，电池组通常位于底盘，更靠近炎热的道路。此外，电池在运行过程中会因电流通过而升温。如果电池不能承受这种高温，它们的性能将迅速下降”。
在测试中，该电池在-40°C和50°C下分别保留了和的能量容量。在这些温度下，它们还分别具有和的高库伦效率，这意味着电池在停止工作之前可以进行更多的充放电循环。
上述优异的性能都要归功于Chen和同事们开发的独特电解质。它由二丁醚与锂盐混合而成的液体溶液制成。二丁醚的一个特点是其分子与锂离子的结合较弱。换句话说，当电池运行时，电解质分子很容易释放锂离子。
研究人员在之前的一项研究中发现，这种微弱的分子相互作用可以提高电池在零下温度下的性能。另外，二丁醚很容易吸收热量，因为它在高温下保持液态(沸点为141°C)。
附加优势
此外，这种电解质的另一个特别之处在于它与锂硫电池兼容，锂硫电池是一种可充电电池，其阳极由锂金属制成，阴极由硫制成。锂硫电池是下一代电池技术的重要组成部分，因为它拥有更高的能量密度和更低的成本。
据了解，锂硫电池每公斤存储的能量是当今锂离子电池的两倍，这可以使电动汽车的续航里程增加一倍，而不会增加电池组的重量。此外，与传统锂离子电池阴极中使用的钴相比，硫的储量更为丰富。
但锂硫电池也存在问题。阴极和阳极都是超活性的。硫阴极非常活泼，在电池运行过程中会溶解；在高温下，这个问题会变得更严重。锂金属阳极容易长出枝晶，会导致电池短路，甚至有起火风险。因此，锂硫电池最多只能循环使用几十次。
“如果你想要一个高能量密度的电池，你通常需要使用非常苛刻、复杂的化学物质，”Chen说，“高能量意味着更多的反应发生，这意味着更少的稳定性，更多的降解。制造一种稳定的高能电池本身就是一项艰巨的任务，试图在更大的温度范围内做到这一点更具挑战性。”
UCSD研究团队开发的二丁醚电解质可以防止这些问题。即使在极端温度下，他们测试的电池也比典型的锂硫电池有更长的循环寿命。Chen说，“我们的电解液有助于改善阴极侧和阳极侧，同时提供高导电性和稳定性”。
美国加州大学圣地亚哥分校工程师开发了一种锂离子电池，该电池在极寒和酷热的温度下表现良好，同时还能储存大量电能。本周发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文描述了这种耐温度变化的电池。
加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院纳米工程教授、该研究的资深作者陈政说，这种电池可让寒冷气候下的电动汽车一次充电就能行驶更远；还可减少对冷却系统的.需求，以防止车辆的电池组在炎热气候下过热。
研究人员在冰点以下温度测试电池。图片来源：David Baillot/加州大学圣地亚哥分校
在测试中，概念验证电池在-40℃和50℃下分别保留了和的电能容量。在这些温度下，它们还分别具有和的高库仑效率，这意味着电池在停止工作之前可进行更多的充电和放电循环。
研究人员此次开发了一种更好的电解质，这种电解质既耐寒又耐热，而且与高能阳极和阴极兼容。电解质由二丁醚与锂盐混合而成的溶液制成。二丁基醚的一个特点是其分子与锂离子的结合较弱，当电池运行时，电解质分子很容易释放锂离子。
这种电解质的另一个特别之处在于它与锂硫电池兼容。锂硫电池是下一代电池技术的重要组成部分，因为它们有望实现更高的能量密度和更低的成本。但锂硫电池的阴极和阳极都具有超强反应性。在高温下，锂金属阳极容易形成称为枝晶的针状结构，可刺穿电池的某些部分，导致电池短路。结果，锂硫电池只能持续数十次循环。
二丁基醚电解质可防止这些问题，即使在高温和低温下也是如此。他们测试的电池比典型的锂硫电池具有更长的循环寿命。研究团队还通过将硫阴极接枝到聚合物上来设计更稳定的硫阴极。这可以防止更多的硫溶解到电解液中。
团队表示，下一步研究工作将包括扩大电池化学成分、优化电池以使其在更高的温度下工作以及进一步延长循环寿命。
一种新型锂离子电池既可以在零下 40°C 的低温下工作，也可以在 50°C 的高温下工作。这种新型电池阴极使用硫制作，电池可以储存更多的能量。这是来自加州大学圣地亚哥分校（UCSD）的一项新研究。
这种电池可以增加电动汽车在寒冷温度下的行驶里程。此外，它们还可以用于卫星、航天器、高空无人机和潜艇。UCSD 纳米工程教授陈政（Zheng Chen）表示：通过大幅扩展锂电池的可操作窗口，我们可以为电动汽车之外的应用提供更强大的电化学物质。
目前来看，电池用石墨阳极和锂金属氧化物阴极，这种组合不能很好地处理极端温度。高温会加剧电池内部本已高度活跃的化学环境，引发分解电解质和其他电池材料的副反应，导致不可逆转的损害。与此同时，低温会使液体电解质变稠，所以锂离子在其中缓慢移动，导致电能损耗和充电缓慢。
对电池进行绝缘或从内部加热的方法有助于解决低温问题。研究人员之前还对电解质进行设计以扩大电池温度范围，但这可以提高低温或高温下的性能，而不是同时提高性能。
陈政教授团队的研究《Solvent selection criteria for temperature-resilient lithium–sulfur batteries》刊登在了 7 月 5 日的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上，他们表示新型耐极端温度电池的核心是找到一种新电解质。
他们通过将锂盐溶解在二丁醚溶剂中来制造电解质。与现有的用于电池的碳酸乙烯溶剂不同，新材料在零下 100°C 的温度下不会结冰，也不容易蒸发。此外，其溶剂分子与锂离子结合较弱，所以锂离子在其中移动更自由，即使在冰点温度下。
UCSD 团队通过将硫附着在塑料基材上来解决硫阴极降解问题。同时，新的电解质允许锂离子的均匀传输，因此它们没有机会粘在一起并形成枝晶。
在团队测试中，原型电池持续了 200 次循环，并在 -40°C 下还能保持超过 87% 的原始容量。在 50°C 时，电池的容量增加了 15%，陈政教授表示，因为更高的温度会增加电荷转移和锂离子通过电解质并扩散到电极上，因而推动了电池容量和能量极限 。
该研究的第一作者、UCSD 纳米工程博士后研究员 Guorui Cai 准备了一个电池袋电池（battery pouch cell），用于在低于冰点的温度下进行测试。
这种电解质的另一个特别之处在于它与锂硫电池兼容，锂硫电池是一种可充电电池，其阳极由锂金属制成，阴极由硫制成。锂硫电池是下一代电池技术的重要组成部分，因为这种电池具有更高的能量密度和更低的成本。
它们每公斤存储的能量是当今锂离子电池的两倍——这可以使电动汽车的续航里程增加一倍，而不会增加电池组的重量。此外，与传统锂离子电池阴极中使用的钴相比，硫的来源更丰富且问题更少。
但锂硫电池存在另一些问题——其阴极和阳极都过于活跃。硫正极非常活泼，以至于它们在电池运行期间会溶解。这个问题在高温下会变得更糟。锂金属阳极容易形成称为枝晶的针状结构，可以刺穿电池的某些部分，导致电池短路。因此，锂硫电池只能持续数十次循环。
「如果你想要一个能量密度高的电池，你通常需要使用非常精确、复杂的化学物质，」陈政说道。「高能量意味着更多的反应正在发生，这意味着稳定性更低，降解更多。制造稳定的高能电池本身就是一项艰巨的任务——试图在很宽的温度范围内做到这一点更具挑战性。」
UCSD 研究小组开发的二丁醚电解质可以防止这些问题，即使在高温和低温下也是如此。他们测试的电池比典型的锂硫电池具有更长的循环寿命。「我们的电解质有助于改善阴极和阳极侧，同时提供高导电性和界面稳定性，」陈政介绍说。
该团队还通过将硫阴极接枝到聚合物上来设计更稳定的硫阴极。这可以防止更多的硫溶解到电解液中。
接下来的步骤包括扩大电池化学成分，优化它以在更高的温度下工作，并进一步延长循环寿命。
UCSD 纳米工程教授陈政。
容量的增加不一定是一件好事，因为这同时也会使电池负担过重。为了解决这个问题，研究人员必须进一步改进电池的化学成分，以便它能够维持更多的充电周期。他们还计划通过更多的细胞工程来提高能量密度。目前，新电池的密度仅比今天的锂离子电池略高一点，与锂硫理论上的承诺相差无几。「我们至少可以将能量密度提高 50%，」陈政表示。「这就是希望，这就是承诺。」
PNNL近日发表论文称，使用石墨和锂组成的混合电极，锂硫电池的基本循环寿命可达400倍，从而增加了电动汽车的续航里程。虽然400次循环的循环寿命并不突出，但与普通锂电池相比，锂硫电池的能量密度要高出2-3倍，而限制这类电池发展的最大问题是电池反应过程中硫化物流出缩短了电池的循环寿命。作者刘军说，为了克服这个问题，迄今为止的大多数研究都致力于防止硫化物泄漏。但PNNL研究人员认为防漏电太难，副作用明显，于是选择在电极外侧加一层保护膜，即石墨和锂组成的混合电极。这种混合电极可以将锂硫电池的循环寿命提高四倍。用普通电极测试，锂硫电池的循环寿命只有100倍，而用混合电极测试，循环寿命提高到400倍。刘军说，虽然硫化物仍会流出，但不会影响电池寿命。在实验中，锂硫电池的能量密度仅下降了11%。版权:本文版权归第一电气网所有，欢迎转载，但请务必注明出处。
电池靠”呼吸”氧气来充放电，听着都新鲜。2月19日，从中科院青能所获悉，该所团队在”锂空气电池”研究方面取得突破，通过对催化剂的研究 ，大大提高了锂跟空气中氧气结合和分解的效率，从而提高充放电效率，为其尽快实现商业化应用奠定基础，并有望成为未来电动汽车的理想电源。一次充电有望跑800公里”对锂空气电池的研究应用前景是非常广阔的，”2月19日，中科院青能所仿生能源与储能系统团队研究员崔光磊向作者介绍了他们的团队对于锂空气电池研究取得的新进展。锂电池大家都很熟悉，那何为”锂空气电池”?据了解，锂空气电池是一种新型的金属空气电池，崔光磊说，锂空气电池的理论能量密度为5200Wh/kg，高出现有电池体系1到2个数量级，也就是说单位质量的电池放出的电量是其他电池的数十乃至上百倍。据了解，未来电动汽车对电源能量密度的要求为700Wh/kg，锂空气电池能完全满足这一要求，它一次充电有望能行驶800公里。应用前景广阔，但是目前该项研究还没有用到实际运用当中，”这跟造价各方面都有很大的关系，因为要达到良好的效果目前最好的催化材料就是金、铂等，这显然成本太高了。”中科院青能所仿生能源与储能系统团队在锂空气电池电极材料的研究中取得突破性进展，他们研发出的新型电极材料可以很好地提高锂空电池在深度放电时的循环能力，为这种极具吸引力的电源体系尽快实现商业化应用奠定了基础。电池靠”呼吸”氧气充放电我们都知道，电池都有正负极，那锂空气电池的正负极是什么呢?崔光磊说，锂空气电池的正负极就在其名称中，金属锂是它的负极，而正极就是空气中的氧气。”锂空气电池的工作原理十分简单，放电过程氧分子与锂离子结合形成过氧化锂;而在随后的充电过程中，过氧化锂进行可逆分解，产生氧气。”这个过程像极了生物的”呼吸”过程：吸入氧气，氧气跟有机物化和成水和二氧化碳，释放出能量，提供生物生命能量;而水和二氧化碳通过植物的光合作用生产储存能量的有机物，释放出氧气。崔光磊说，氧作为锂空气电池的正极好处太多了，因为氧在空气中广泛分布容易获得，大大降低了电池的造价，并且对环境也没有污染，这种电池的能量密度还很高，”这种技术投入商业化应用，那么未来的电动汽车将具备能与传统的燃油汽车相媲美的续航能力。””多面手”催化剂能吞能吐那电池的”呼吸”是怎样完成的呢?这就不得不提到该团队的研究核心————催化剂。在该团队研究的锂空气电池示意图中作者看到，这种电池分为三层，锂、电解质、催化剂。氧气就是在催化剂层进入电池跟锂离子反应的，”电解质的作用就是让锂离子能顺利通过但是又不至于造成正负极的短路。”而能让锂和氧气”联姻”的关键，则是催化剂层。据介绍，目前锂空气电池存在充放电能量转化效率低、深度放电循环寿命短等两个核心问题，该团队针对这个问题出发寻找制约两个问题的关键：催化剂材料。”我们研究发现，过渡金属的氮化物的特性非常适合。”这也成了研究的突破口，该团队通过将钴元素引入氮化物材料，设计合成了具有双效催化性能的钴钼氮三元材料，”说它是双效催化，也就是说类似于‘多面手’，它既可以催化放电，也可以催化充电，特性非常明显。”崔光磊说，他们将这种催化剂设计成为纳米结构，增加催化反应的面积，形成高性能锂空气电池阴极，成功地降低了电池的充放电极化，提高了能量转化效率，大大提高了锂空气电池在深度放电时的循环寿命。一系列研究将锂空气电池的循环寿命提高 70%。有望助力替代汽车燃油随着化石类燃料价格的飞涨，通过高效的电源代替石油类产品，从而为机动车辆提供动力支持，已经成为现代社会发展的迫切要求。锂离子电池一直被视为电动车最佳候选者。然而，基于锂离子电池电动汽车的续航能力仍然不能满足人们的需求，这是因为与传统的汽车相比，锂离子电池的能量密度仍然小于汽油燃烧的能量密度。而锂空气电池，作为锂离子电池的理想替代者，蓄电能力比性能最好的锂离子电池仍然高出10倍。”我们这个研究已经持续了三年多时间，难度最大的还是寻找这种材料。”崔光磊说，目前的结果也是他们多年奋斗的结果，意义重大。该项研究得到中科院、国家自然科学基金委、山东省杰青基金和青岛市太阳能储能技术重点实验室等攻关项目的支持，现已取得多项重要研究成果。■链接锂离子电池与锂空气电池锂离子电池广泛用于手机和笔记本电脑等，它是以含锂化合物为正极，碳素材料为负极，比其它汽车电池的密度更高、电量更充足，但也更贵，受制于电池容量，充电后的行驶距离仍不够远。普遍认为，要实现电动汽车的普及，能量密度需达到目前的约6～7倍。于是，理论上能量密度远远大于锂离子电池的金属锂空气电池备受关注。
使能量密度达到现有任何电池的三倍，研究显示金属催化物在提高电池效率上起到重要作用。该校机械工程和材料科学与工程副教授YangShao-Horn表示，许多研究团队如今正致力于锂-空气电池的研究，但目前还缺乏对何种电极材料能够促进电池内部电化学反应发生的理解。Shao-Horn和其团队成员在4月1日出版的《电化学与固态快报》上报道了其研究成果，在锂-空气电池中使用金或铂金电极作为催化剂具有比单一碳电极高得多的反应活性和效率。此外，这项研究也为进一步研究寻找更佳的电极材料，如金和铂金或其他金属的合金材料或金属氧化物材料以及减少使用昂贵材料奠定基础。论文的第一作者、博士生Yi-ChunLu指出，研究团队开发了一种分析电池中不同催化剂活性的方法，现在可以基于这项研究来试验多种可能的材料，以确定控制催化剂活性的物理特性，最终能够预测催化剂的反应活动。锂-空气电池原理与锂离子电池类似，而后者目前是便携式电子产品使用的主要电源，而且在电动汽车电源的竞争中也占据了领先地位。但由于锂-空气电池使用了碳基空气电极和空气流替代锂离子电池较重的传统部件，因此电池质量更轻，这也使得包括IBM和通用汽车等大企业纷纷投身于锂-空气电池技术的开发当中。但锂-空气电池在成为可商用化产品之前还有一系列的问题需要解决，其中最大的问题是如何确保在经过了许多次的充放电过程后仍能保持其电力水平，可用在电动汽车或电子产品中。研究人员还需要详细研究充放电过程的化学问题，如产生了那些化合物，在哪里产生，以及它们之间如何相互反应等。Shao-Horn坦承，目前这方面的研究还处于初级阶段，部分企业将锂-空气电池研究视之为10年期的研发项目，但这是一个非常有前景的领域，如果能够克服许多科学和工程挑战，真正实现能量密度达到目前锂离子电池的两到三倍，将能够首先应用在便携式电子产品如笔记本电脑和手机上，降低成本后更可作为电动汽车电源。该项研究受到美国能源部的资助，MartinFamilySocietyofFellowsforSustainability和美国国家科学基金会也给予了支持。根据《日刊工业新闻》报道，日本旭化成株式会社和Central硝子株式会社两家企业正式参加美国IBMAlmaden Reseach Center正在进行的锂空气电池研究项目。按照该项目研究分工，旭化成将利用其掌握的先进膜技术，负责开发重要的有关膜部件；Central硝子负责开发新型电解液和高性能添加剂。研究小组计划到2020年实现锂空气电池的大量生产和推广应用。
电池领域可以很好的降低成本，主要是因为现在很多元素都可以作为电池，比如可能接下来还会推出镍电池。
科学家们发现了钠离子电池（sib）所需要的成分，这有助于提高sib的性能，如充电速度。尽管锂离子电池目前很受欢迎，但由于锂不仅昂贵而且有限，人们预计锂离子电池将很快找到新能源。研究结果表明，SiB有可能成为锂离子电池的替代品。
在无机晶体结构数据库中对约4300种化合物进行了钠迁移能的高通量计算，该化合物确实表现出优异的高速率性能和循环耐久性；详细地说，该化合物表现出稳定的10C循环，其完全充电的速率仅为6分钟。/在室温下进行50次充放电循环后，放电和约94%的容量保持率。这些结果与钠离子电池的典型阴极材料相当或优于后者。
日本名古屋理工学院（Nitech）的研究人员已经证明，一种特殊的材料可以作为钠离子电池的高效电池组分，与锂离子电池在多个电池特性，特别是充电速度方面进行竞争。
研究结果发表在2018年11月的科学报告中，由Nitech高级陶瓷系助理教授Naoto Tanibata博士领导。
流行的锂离子电池有几个好处——它们是可充电的，应用范围很广。它们被用于笔记本电脑和手机等设备，以及混合动力和全电动 汽车 。电动 汽车 是解决农村污染和实现清洁可持续交通的重要技术，在解决能源和环境危机方面发挥着重要作用。锂的一个缺点是它是一种有限的资源。不仅价格昂贵，而且其年产量（技术上）有限（由于干燥过程）。考虑到对电池驱动装置尤其是电动 汽车 的需求不断增加，寻找锂的替代品的需求变得越来越迫切，锂既便宜又丰富。
由于多种原因，钠离子电池是锂离子电池的一种有吸引力的替代品。钠不是一种有限的资源——它在地壳和海水中都很丰富。此外，在适当的晶体结构设计下，钠基组分有可能产生更快的充电时间。然而，钠不能简单地与锂交换，锂用于目前的电池材料，因为它是一个较大的离子尺寸和略有不同的化学。因此，研究人员需要在大量的候选材料中，通过试错法寻找最佳的钠离子电池材料。
Nitech的科学家们已经找到了解决这个问题的合理而有效的方法。从晶体结构数据库中提取约4300种化合物，并对其进行高通量计算后，其中一种化合物获得了良好的结果，因此是钠离子电池组分的一个很有前景的候选化合物。研究人员发现，Na2V3O7具有良好的电化学性能以及晶体和电子结构。该化合物具有快速充电性能，能在6分钟内稳定充电，研究人员还证明了该化合物具有较长的电池寿命和较短的充电时间。
“我们的目标是解决大型电池在电动 汽车 等严重依赖长时间充电的应用中面临的最大障碍。我们通过一项搜索来解决这个问题，该搜索将产生足够高效的材料，以提高电池的速率性能。”
尽管Na2v3o7具有良好的特性和对钠离子电池的总体预期影响，但研究人员发现，在最后的充电阶段，Na2v3o7发生了劣化，这将实际存储容量限制在理论存储容量的一半。因此，在他们未来的实验中，研究人员致力于提高这种材料的性能，以便在整个充电阶段保持稳定。”我们的最终目标是建立一种方法，使我们能够通过计算和实验相结合的方法来有效地设计电池材料，”Tanibata博士补充道。
文献引用：
Naoto Tanibata、Yuki Kondo、Shohei Yamada、Masaki Maeda、Hayami Takeda、Masanobu Nakayama、Toru Asaka、Ayuko Kitajou、Shigeto Okada。纳米管结构的Na2V3O7作为钠离子电池的阴极材料，具有高速率和稳定的循环性能。科学报告，2018年；8（1）doi:
1.钠资源丰富
随着新能源汽车市场高速发展，锂电池需求不断攀升，国内锂资源供给处于紧张状态，产业链公司争抢锂资源。在锂资源紧张的背景下，钠离子电池战略意义凸显。钠资源分布于全球各地，完全不受资源和地域的限制，钠离子电池相比锂离子电池有非常大的资源优势。
2.钠离子电池具有成本优势
钠电池成本优势使其更有经济性。锂电池负极只能使用铜箔，而钠电池则可以在正极负极都使用铝箔，单Kwh钠电池消耗铝箔量将较锂电池翻倍，同时铝箔价格更低，有望进一步降低钠电池材料成本。
3.钠离子电池安全性高
由于钠离子电池的内阻比锂电池高，所以其在短路的情况下瞬时发热量少，温升较低，热失控温度高于锂电池，具备更高的安全性。另一方面，锂电池在低温下充电会析锂，而钠电池却不会发生析出，故钠离子电池拥有更宽的工作温度范围。钠离子电池可以在-40℃到80℃的温度区间正常工作，-20℃的环境下容量保持率接近90%，高低温性能优于锂离子电池。
安全性高。钠离子电池要比锂电池更加安全，可以满足一些对能量密度需求不高的领域。四是可用低盐浓度电解液。在未来的电池领域中，它会变得更加方便。
BaTiO_3基PTC陶瓷材料具有独特的电阻-温度特性,其电阻在居里温度T_C附近一个较窄的温度范围内能快速增长几个数量级。典型的钛酸钡基PTC陶瓷电阻温度特性存在两个特征温度,一个是最小电阻率温度T_(ρmin),另一个为最大电阻率温度T_(ρmax)。当温度低于T_(ρmin)时,展现出NTC效应;在T_(ρmin)和T_(ρmax)之间时,展现出PTC效应;当温度高于T_(ρmax)时,又展现出NTC效应。以往人们对钛酸钡基PTC陶瓷的研究大都关注于PTC效应的起源和正温度系数的调控,极少有针对NTC效应的研究报道。本论文正是在这一背景下展开的,目的是通过对钛酸钡基PTC陶瓷NTC效应的研究,探索PTC效应的起源,同时,尝试将NTC和PTC效应结合,期望开发出一种新型的双功能热敏元件,实现感测和控制一体化。通过一系列的研究,本论文取得如下一些结果:掺杂BaTiO_3陶瓷在低温区和高温区具有NTC特性。Nb掺杂BaTiO_3陶瓷在低温区无NTC特性,在高温区具有NTC特性。掺杂BaTiO_3陶瓷在-55℃~10℃(正交相)、10℃~T_(ρmin)(四方相)和T_(ρmax)~400℃(立方相)各段温区内势垒高度为定值,而在相变温度处,势垒高度会发生变化。正交-四方相变使势垒高度降低,四方-立方相变引起势垒增高。部分取代Y掺杂Ba TiO_3陶瓷提高了低温区NTC特性,降低了PTC特性。组成为(Ba_()Y_()Pb_())TiO_3+的样品,在1280℃下烧结2 h时具有最优的NTC/PTC综合性能,室温电阻率为Ωcm,升阻比为特性热敏常数为1141 K。部分取代Y掺杂BaTiO_3陶瓷降低了高温区NTC特性,少量Sr(<10 mol%)能提升PTC特性,过量则形成相反效果。5.通过复阻抗谱解析得到,NTC特性由晶界产生。在低温区,晶界的导电方式为小极化子跳跃导电,跳跃方式为最近邻跳跃(NNH);晶粒的导电方式为载流子在导带中迁移导电。在高温区,晶粒与晶界的导电方式均为小极化子跳跃导电,其跳跃方式均为NNH。NTC特性主要由极化子受热激发跳跃导电产生。6.晶界对PTC陶瓷的阻温特性起决定性作用。本论文认为:在非相变温区,晶界势垒为一定值;但在相变温度处,晶界势垒会发生改变。相变产生的势垒的表达式为ΔΦ=ΦO+ΦJ+ΦB,ΦO、ΦJ、ΦB分别代表退极化产生的势垒、氧吸附层产生的势垒和晶界玻璃相产生的势垒。…… [关键词]：PTC陶瓷;NTC效应;导电机理;晶界[文献类型]：硕士论文[文献出处]：华南理工大学2018年下载本文参考文献期刊 | 高性能钛酸锶钡PTC材料的研究论文 | 块体、厚膜和薄膜NTC热敏电阻的制备与性能论文 | BaTiO_3基复合PTC材料的研究共引文献期刊 | Mn(NO_3)_2掺杂BaTiO_3半导体材料特性二级参考文献论文 | 电化学阻抗谱在复合材料结构和性能研究中的应用论文 | 一维及准一维无序体系电子输运性质研究论文 | 新型半导体材料和红外器件的输运性质研究相似文献期刊 | 锂离子电池负极材料钛酸锂研究进展期刊 | 钛酸锂钾制备六钛酸钾片晶及过程控制论文 | 钛酸钡基陶瓷的高温电场烧结研究会议 | 尖晶石钛酸锂纳米管的制备与表征报纸 | 昆明工信委到镇江调研低成本钛酸锂产业化项目 搜文献手机知网-极简版-触屏版-搜索-客服12月14日 13:40App内打开
能耐极寒和酷热的新型锂离子电池开发成功
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Chen 解释说：“高温对于汽车电池来说是一个重大挑战。在电动汽车中，电池组通常位于底盘，更靠近炎热的道路。此外，电池在运行过程中会因电流通过而升温。如果电池不能承受这种高温，它们的性能将迅速下降”。
在测试中，该电池在-40°C和50°C下分别保留了和的能量容量。在这些温度下，它们还分别具有和的高库伦效率，这意味着电池在停止工作之前可以进行更多的充放电循环。
上述优异的性能都要归功于Chen和同事们开发的独特电解质。它由二丁醚与锂盐混合而成的液体溶液制成。二丁醚的一个特点是其分子与锂离子的结合较弱。换句话说，当电池运行时，电解质分子很容易释放锂离子。
研究人员在之前的一项研究中发现，这种微弱的分子相互作用可以提高电池在零下温度下的性能。另外，二丁醚很容易吸收热量，因为它在高温下保持液态(沸点为141°C)。
附加优势
此外，这种电解质的另一个特别之处在于它与锂硫电池兼容，锂硫电池是一种可充电电池，其阳极由锂金属制成，阴极由硫制成。锂硫电池是下一代电池技术的重要组成部分，因为它拥有更高的能量密度和更低的成本。
据了解，锂硫电池每公斤存储的能量是当今锂离子电池的两倍，这可以使电动汽车的续航里程增加一倍，而不会增加电池组的重量。此外，与传统锂离子电池阴极中使用的钴相比，硫的储量更为丰富。
但锂硫电池也存在问题。阴极和阳极都是超活性的。硫阴极非常活泼，在电池运行过程中会溶解；在高温下，这个问题会变得更严重。锂金属阳极容易长出枝晶，会导致电池短路，甚至有起火风险。因此，锂硫电池最多只能循环使用几十次。
“如果你想要一个高能量密度的电池，你通常需要使用非常苛刻、复杂的化学物质，”Chen说，“高能量意味着更多的反应发生，这意味着更少的稳定性，更多的降解。制造一种稳定的高能电池本身就是一项艰巨的任务，试图在更大的温度范围内做到这一点更具挑战性。”
UCSD研究团队开发的二丁醚电解质可以防止这些问题。即使在极端温度下，他们测试的电池也比典型的锂硫电池有更长的循环寿命。Chen说，“我们的电解液有助于改善阴极侧和阳极侧，同时提供高导电性和稳定性”。
美国加州大学圣地亚哥分校工程师开发了一种锂离子电池，该电池在极寒和酷热的温度下表现良好，同时还能储存大量电能。本周发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文描述了这种耐温度变化的电池。
加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院纳米工程教授、该研究的资深作者陈政说，这种电池可让寒冷气候下的电动汽车一次充电就能行驶更远；还可减少对冷却系统的.需求，以防止车辆的电池组在炎热气候下过热。
研究人员在冰点以下温度测试电池。图片来源：David Baillot/加州大学圣地亚哥分校
在测试中，概念验证电池在-40℃和50℃下分别保留了和的电能容量。在这些温度下，它们还分别具有和的高库仑效率，这意味着电池在停止工作之前可进行更多的充电和放电循环。
研究人员此次开发了一种更好的电解质，这种电解质既耐寒又耐热，而且与高能阳极和阴极兼容。电解质由二丁醚与锂盐混合而成的溶液制成。二丁基醚的一个特点是其分子与锂离子的结合较弱，当电池运行时，电解质分子很容易释放锂离子。
这种电解质的另一个特别之处在于它与锂硫电池兼容。锂硫电池是下一代电池技术的重要组成部分，因为它们有望实现更高的能量密度和更低的成本。但锂硫电池的阴极和阳极都具有超强反应性。在高温下，锂金属阳极容易形成称为枝晶的针状结构，可刺穿电池的某些部分，导致电池短路。结果，锂硫电池只能持续数十次循环。
二丁基醚电解质可防止这些问题，即使在高温和低温下也是如此。他们测试的电池比典型的锂硫电池具有更长的循环寿命。研究团队还通过将硫阴极接枝到聚合物上来设计更稳定的硫阴极。这可以防止更多的硫溶解到电解液中。
团队表示，下一步研究工作将包括扩大电池化学成分、优化电池以使其在更高的温度下工作以及进一步延长循环寿命。
一种新型锂离子电池既可以在零下 40°C 的低温下工作，也可以在 50°C 的高温下工作。这种新型电池阴极使用硫制作，电池可以储存更多的能量。这是来自加州大学圣地亚哥分校（UCSD）的一项新研究。
这种电池可以增加电动汽车在寒冷温度下的行驶里程。此外，它们还可以用于卫星、航天器、高空无人机和潜艇。UCSD 纳米工程教授陈政（Zheng Chen）表示：通过大幅扩展锂电池的可操作窗口，我们可以为电动汽车之外的应用提供更强大的电化学物质。
目前来看，电池用石墨阳极和锂金属氧化物阴极，这种组合不能很好地处理极端温度。高温会加剧电池内部本已高度活跃的化学环境，引发分解电解质和其他电池材料的副反应，导致不可逆转的损害。与此同时，低温会使液体电解质变稠，所以锂离子在其中缓慢移动，导致电能损耗和充电缓慢。
对电池进行绝缘或从内部加热的方法有助于解决低温问题。研究人员之前还对电解质进行设计以扩大电池温度范围，但这可以提高低温或高温下的性能，而不是同时提高性能。
陈政教授团队的研究《Solvent selection criteria for temperature-resilient lithium–sulfur batteries》刊登在了 7 月 5 日的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上，他们表示新型耐极端温度电池的核心是找到一种新电解质。
他们通过将锂盐溶解在二丁醚溶剂中来制造电解质。与现有的用于电池的碳酸乙烯溶剂不同，新材料在零下 100°C 的温度下不会结冰，也不容易蒸发。此外，其溶剂分子与锂离子结合较弱，所以锂离子在其中移动更自由，即使在冰点温度下。
UCSD 团队通过将硫附着在塑料基材上来解决硫阴极降解问题。同时，新的电解质允许锂离子的均匀传输，因此它们没有机会粘在一起并形成枝晶。
在团队测试中，原型电池持续了 200 次循环，并在 -40°C 下还能保持超过 87% 的原始容量。在 50°C 时，电池的容量增加了 15%，陈政教授表示，因为更高的温度会增加电荷转移和锂离子通过电解质并扩散到电极上，因而推动了电池容量和能量极限 。
该研究的第一作者、UCSD 纳米工程博士后研究员 Guorui Cai 准备了一个电池袋电池（battery pouch cell），用于在低于冰点的温度下进行测试。
这种电解质的另一个特别之处在于它与锂硫电池兼容，锂硫电池是一种可充电电池，其阳极由锂金属制成，阴极由硫制成。锂硫电池是下一代电池技术的重要组成部分，因为这种电池具有更高的能量密度和更低的成本。
它们每公斤存储的能量是当今锂离子电池的两倍——这可以使电动汽车的续航里程增加一倍，而不会增加电池组的重量。此外，与传统锂离子电池阴极中使用的钴相比，硫的来源更丰富且问题更少。
但锂硫电池存在另一些问题——其阴极和阳极都过于活跃。硫正极非常活泼，以至于它们在电池运行期间会溶解。这个问题在高温下会变得更糟。锂金属阳极容易形成称为枝晶的针状结构，可以刺穿电池的某些部分，导致电池短路。因此，锂硫电池只能持续数十次循环。
「如果你想要一个能量密度高的电池，你通常需要使用非常精确、复杂的化学物质，」陈政说道。「高能量意味着更多的反应正在发生，这意味着稳定性更低，降解更多。制造稳定的高能电池本身就是一项艰巨的任务——试图在很宽的温度范围内做到这一点更具挑战性。」
UCSD 研究小组开发的二丁醚电解质可以防止这些问题，即使在高温和低温下也是如此。他们测试的电池比典型的锂硫电池具有更长的循环寿命。「我们的电解质有助于改善阴极和阳极侧，同时提供高导电性和界面稳定性，」陈政介绍说。
该团队还通过将硫阴极接枝到聚合物上来设计更稳定的硫阴极。这可以防止更多的硫溶解到电解液中。
接下来的步骤包括扩大电池化学成分，优化它以在更高的温度下工作，并进一步延长循环寿命。
UCSD 纳米工程教授陈政。
容量的增加不一定是一件好事，因为这同时也会使电池负担过重。为了解决这个问题，研究人员必须进一步改进电池的化学成分，以便它能够维持更多的充电周期。他们还计划通过更多的细胞工程来提高能量密度。目前，新电池的密度仅比今天的锂离子电池略高一点，与锂硫理论上的承诺相差无几。「我们至少可以将能量密度提高 50%，」陈政表示。「这就是希望，这就是承诺。」
天津大学、哈尔滨方圆新能源汽车动力电池有限公司、黑龙江方圆新能源科技发展有限公司完成方形软包装5Ah磷酸钒锂/石墨锂离子电池的制备现状:项目技术已通过中试，预计今年年底前投产。由中国高技术产业化研究会、中国机械工业联合会组成的技术鉴定专家委员会认为，该成果采用热稳定性好的方形软包5Ah磷酸钒锂/石墨锂离子电池作为正极材料，显著提高了电池的热稳定性、安全性和循环寿命，特别是在提高电池低温放电性能方面取得了突出进展。经专家鉴定，该成果在电池低温性能方面达到国内领先、国际先进水平。据介绍，这种新能源电池可广泛应用于电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、航空航天空、军工生产和人民生活的各个领域，特别是在我国北方寒冷地区，具有巨大的经济效益和社会效益。
电池产品对环境的危害主要是酸、碱等电解质溶液和重金属的污染。不同类型的电池污染物也不同。 一般来说，电池中的有害物质主要有Zn、Hg、CNi、Pb等重金属；铅蓄电池中的H2S04；各种碱性电池中的KOH和锂电池中的IiPP6电解液等。Hg及其化合物，特别是有机汞化物，具有极强的生物毒性、较快的生物富集速率和较长的脑器官生物半衰期。Cd易在动植物体内富集，影响动植物的生长，具有很强的毒性。Pb对人的胸、肾脏、生殖、心血管等器官和系统产生不良影响，表现为智力下降、肾损伤、不育及高血压等。Zn，Ni的毒性相对较小，但超过一定浓度范围时，会对人体产生不良影响和危害。废旧电池中的酸、碱解质溶液会影响土壤利水系的pH值，使土壤和水系酸性化或碱性化。电池电解质构成污染的主要组份是其中的可溶重金属，特别是铅蓄电池电解液中大量的硫酸铅和镍镉电池中的氢氧化镉。电池中的重金属离子在土壤或水体中溶解并被植物的根系吸收，当牲畜以植物为食料时，体内就积累了重金属。人类食人含重金属的粮食、蔬菜和肉类、水，顺着这条食物链，重金属就会在人体里富集。由于重金属离子在人体里难以排泄，最终会损害人的神经系统及肝脏功能。 废电池的回收利用研究 1 废电池再生利用现状 国内使用最多的工业电池为铅蓄电池，铅占蓄电池总成本50％以上，主要采用火法、湿法冶金工艺以及固相电解还原技术。外壳为塑料，可以再生，基本实现无二次污染。 小型二次电池目前使用较多的有镍镉、镍氢和锂离子电池，镍镉电池中的镉是环保严格控制的重金属元素之一，锂离子电池中的有机电解质，镍镉、镍氢电池中的碱和制造电池的辅助材料铜等重金属，都构成对环境的污染。小型二次电池目前国内的使用总量只有几亿只，且大多数体积较小，废电池利用价值较低，加上使用分散，绝大部分作生活垃圾处理，其回收存在着成本和管理方面的问题，再生利用也存在一定的技术问题。 民用干电池是目前使用量最大、也是最分散的电池产品，国内年消费80亿只。主要有锌锰和碱性锌锰两大系列，还有少量的锌银、锂电池等品种。锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池一般都使用汞或汞的化合物作缓蚀剂，汞和汞的化合物是剧毒物质。废电池作为生活垃圾进行焚烧处理时，废电池中的Hg、Cd、Pb、Zn等重金属一部分在高温下排人大气，一部分成为灰渣，产生二次污染。 2 废旧干电池再生利用技术 a．人工分选回收利用技术 一般是将干电池分类后，进行简单的机械剖开，人工分离出锌皮、塑料盖、炭棒等，残存的Mn02、水锰石等混合物送人回砖窑煅烧，制成脱水的Mn02，此法简单易行，但占用劳动力较多，经济效益不大。 b． 火法回收利用技术 一般是将干电池分类、破碎后，送入回转窑，在1100~1300摄氏度的的高温下，锌及氯化锌被氧化为氧化锌随烟气排出，用旋风除尘器回收氧化锌，残存的二氧化锰及水锰石进入残渣，再进一步回收锰等物质，此法简便易行，一般的冶炼厂勿需增加设备即可回收锌。 c． 湿法回收利用技术 根据锌、二氧化锰可溶于酸的原理，将废旧干电池分类、破碎后，置于浸出槽中，加入稀硫酸(100~120g／L)进行浸出，得到硫酸锌溶液，可用电解法制得金属锌，滤渣经洗涤分离出铜帽、炭棒后，剩余物Mn02、水锰石经煅烧后制得Mn02。所用方法有焙烧一浸出法和直接浸出法。 湿法与火法相比较，具有投资少，成本低，建厂速度快，利润高、工艺灵活等优势，但不能保障有害成份完全回收。 3 废电池回收利用过程中二次污染的防治 以上的三种回收方法皆简单易行，但各有不足，存在着二次污染的问题，通过大量实验测定，我们得到了防治二次污染的可行方法。 首先将废旧干电池分类，以机械进行剖开后，分离出铜帽、锌皮，可分别回收利用。剩余的炭包物质经磁选除铁后，按1：4的固液比用水浸制1小时，取上层清液进行蒸发、结晶，沉淀物的主要成份是Mn02、MnO(OH)、乙炔黑、碳棒等物质，加入回转窑炼到600摄氏度，产生的烟气经冷凝后可得凝缩液，定期清洗即可得纯汞。同时也防止汞蒸气污染环境。在煅烧的过程中，混合物中大量的乙炔黑与碳，将Mn02还原为MnO。其反应过程如下： 2Mn0 2 +C--->2MnO+C0 2 把此煅烧物按固液比1：4加入浓度小于2mol／L硫酸溶液中，在温度80℃下浸制1小时，发生如下反应： MnO+H 2 S0 4 --->MnS0 4 +H 2 0 得到硫酸锰盐溶液，同时，也将引人其他可溶性重金属硫酸盐。 所得的锌皮及铜等金属可直接重熔利用，氯化铵可以制肥料或提纯作为化工试剂，硫酸锰是动、植物生长的激素成份，可用于油漆油墨的吹干剂和一些有机合成反应的催化剂，此外也用于造纸、陶瓷、印染和电解锰的生产试剂。表1为锌锰干电池可回收物质的成份。 这种回收方法投资较少，采用的设备简单，易于在中小城市得以实现，从而免除了废旧电池的运输问题。 废电池回收之后的溶液，浓缩并与EDTA反应生成金属络合物，可以彻底消除二次污染。经测定，回收废电池后的溶液中所含重金属量符合国家环保标准。若要将这些金属进行分离，利用其稳定性不同可分级处理。表2为金属离子与EDTA络合稳定常数。 4 废旧电池回收过程中存在的问题及建议 ①电池回收后无法处置，一般都采用堆放。堆放过程中电池有可能泄漏或有毒物质扩散。 ②由于电池的种类繁多，假冒产品多，也给电池回收带来了困难，有的电池是含汞电池，有的是含镉电池，有的以氯化铵为电解液，而有的则以氯化锌为电解液，因此建议生产厂家用统一的标准标识电池的种类及内含的主要成份，以便回收利用。 ③加强高性能环保型电池的开发，实现普通民用电池的无汞化。 ④回收处理废电池，国家应从政策上给予扶持。
1.电池回收的尴尬 当许多刚刚懂事的孩子，用小手小心翼翼地把电池放进电池回收箱之时，当北京百所大学联手回收电池的活动搞得如火如荼之时，当民间回收电池热情高涨，一对父女为回收电池，足迹遍布大半个中国、登世界屋脊捡电池赢得无数掌声之时，人们有没有想到，倾注无数人多年心血回收来的电池，都堆积在我国各个城市的某个角落里，几百吨上千吨的电池，默默地等待着处理，却无人理会它们。 在沉睡中腐烂 北京市从1998年开始回收废旧电池，废旧电池回收箱遍布全市。无论哪个回收点，只要回收的电池够了30公斤，打个电话，就会有车去把电池拉到集中存放地点。记者来到北京存放电池的二清集团，这里的一个垃圾站集中存放了几百吨的废旧电池，这些电池大都是一次性干电池，也有相当部分的充电电池。电池分装在七个集装箱中，已经占据了这个公司三分之一的非露天场地。废品站李站长从不同的集装中拿出一些电池，记者看到，这些电池已经开始腐烂了。就连最近收上来的电池，也表皮变软，渗出化学液体。 李站长说：“我们最发愁的是，这么多电池找不到下家！人家学生、市民辛辛苦苦地收集了送来，下边就没有人管了。这么堆放，什么时候是个头儿？这么多年，政府让我们回收电池，我们出车出人又出场地，可不能收上来就这么堆在这儿了呀！企业得讲经济效益。而且这么多电池集中在这儿，是不是也会威胁到工作人员的健康？”李站长说让记者给呼吁一下，赶紧给这些废旧电池找个“婆家”。记者问：“你认为谁来处理最合适？”李站长毫不犹豫地说：“谁污染，谁治理，生产一节电池，就应该交一份处理费！”不过，采访后，李站长还特地说：“要是没企业处理，我们还义务保存。” 网上公布了长长一串上海市回收旧电池的电活，网络满布全市。上海市集中回收电池的一位女士说，上海市3年来已经回收了100多吨旧电池，环保局说要等有条件的时候再处理；海口市环保部门有关负责人说，在无法处理这些回收上来的电池时，暂时存放在垃圾场比较安全的容器中；石家庄市有关部门对回收电池的热情很高，全市有1100个回收点，据说该市电池回收率是10%，高于全国大多数城市水平，目前石家庄的100多吨废旧电池都存放在密封的水泥箱中，里边还衬有塑料薄膜。 记者采访了许多城市的环保部门，都处于集中回收后的等待状况。 收还是不收——电池行业的激烈交锋 针对电池回收，我国电池行业有两派观点正在激烈争论。 一派认为集中回收一次性电池意义不大，在没有条件处理的情况下，集中回收会造成集中污染。一些专家认为，目前回收量最大的干电池，其主要成分是铁、锌、锰，还有微量的汞。这种电池汞含量不高，没有必要集中回收。铅酸蓄电池和对人体健康危害非常大的镍镉电池应该回收。高汞电池中的汞含量只有电池总量的千分之一，随垃圾填埋后，电池里的重金属进入填埋场渗液数量非常小，并不构成污染。而回收处理废旧电池成本过高，从经济角度看无利可图，何况在回收过程中还可能产生二次污染。 中国电池协会有关负责人说，目前我国的一次性干电池已经基本做到低汞化，正在迈向无汞化，随垃圾分散处理不会对环境产生威胁。更应该做的是从生产龙头上消灭污染，即实现无汞化。由于回收一性电池的费用很高，没有经济杠杆刺激企业来回收利用一次性电池，事情很难办。需要回收的是那些对环境污染大的充电电池及铅酸电池。一些专家还举例说目前一些发达国家也不集中回收一次性电池。 环保部门有关负责人认为，既然要达到无汞化，那么对一次性电池的回收不支持也不反对。这种观点，似乎是对目前我国民间回收电池巨大热情颇有意味的嘲讽。 另一种观点认为，无论哪类电池，都必须坚持回收。 这派观点的专家认为，虽然1997年我国轻工总会、国家经贸委等九部委联合发出《关于限制电池汞含量的规定》，要求电池制造企业逐步做到降低电池汞含量，2002年达到低汞水平，2005年达到无汞化。但我国的现状是，绝大部分民用电池是一次性电池，而且电池的无汞化进程并不乐观。据调查，目前我国1000多家电池生产企业中，在中国电池协会注册的仅300多家。虽然大电池企业生产的电池目前都做到了低汞化或无汞化，但大量小企业生产的电池还存在高汞现象。河北省干电池检验站高级工程师张虎说，目前我国电池含汞量参差不齐，有的质量非常好，小于百万分之一；有的极差，高于低汞电池标准的20倍，高于无汞电池标准一万倍。 记者了解到，我国目前能批量生产低汞无汞的大电池厂家还不到15%。不久前国家工商局对电池的一项调查显示，我国市场上的电池有20%达不到标准。所以，用已实现电池无汞化的发达国家不回收一次性电池的经验来套我国现实，还不合国情。有关专家认为电池中不仅汞会造成污染，锌、锰、镉、铅等随生活垃圾腐烂渗入地下，超过一定的限值，也会造成污染。这些有害物质随着食物链进入人体，极大威胁着人的健康。 目前我国垃圾处理方式水平较低，九五期间，我国垃圾年产生量为万吨，处理率为63%，但真正做到无害化处理的不到10%。我国大中城市的近千座垃圾填埋场中，90%仍是简易堆放，这种原始的处理方式极容易造成大面积污染。把废旧电池与生活垃圾一同处理后患无穷。专家认为，大量旧电池都随着垃圾到垃圾场，也是一种集中，怎么就不可能产生污染？北京市政管委会有关负责人郑先生说，把废旧电池集中起来，等有了条件再处理，这样比分散更安全。 从资源利用的角度上，电池回收也得到许多专家的肯定。北京科技大学的曾平荣教授说，目前国内生产的电池中90%以上是干电池，不可能对环境无污染。而且，对这些电池不回收利用也是巨大的资源浪费。3000吨废旧电池可以回收杂锌锭141吨、冶金二氧化锰300吨、铁皮260吨、电解锌181吨、电解二氧化锰340吨、铁皮500吨，价值相当于国家开发两个中型矿山的费用，更何况这些都是不可再生的一次性资源。 我国目前年消费电池80亿只左右，平均回收效率还不到2%，99%都随生活垃圾一起进入了垃圾填埋厂。就是这2%，已经让管理部门处于尴尬处境。 企业不愿干处理废旧电池的赔本事 既然许多环保部门都认为应该谁污染谁治理，那么，从法理上应该承担废旧电池处理的企业怎么想呢？记者采访了一些电池企业。 北京金普电池有限公司有关负责人说，回收处理废旧电池，是赔本的事儿，因为技术设备都不配套，收回来不及时处理，也都烂了。而且，国家对回收处理电池也没有补贴，回收成本太高，现在是市场经济，企业怎么能干无效益的事儿？天津力神电池企业有关负责人说：“我们只卖电池，收电池不是我们的事。”大电池企业大都持以上观点，有的接电话之人甚至不知电池回收之事。 我国有名的废弃物处理公司大连东泰公司说，废旧电池的处理费用太高，做这事没有效益，没有国家优惠政策，谁干谁亏。 有人想当唐吉诃德 当大电池企业都对处理废旧电池不感兴趣时，民营的北京东华鑫馨劳务服务有限公司却建立起了我国第一个，目前也是惟一的一个废旧电池处理厂。 其董事长王自新有“环保狂人”之称。之所以“狂”，就是敢做别人不做之事。王自新在北京建立起了几百个废旧电池回收点，建立了废旧电池回收电话，以至于记者把电话一打到北京市环保局，人家立即就把王自新的电池回收热线电话告诉记者。王自新对记者说，为了对后人负责，他要在废旧电池的产业化上做一番事业，为此现在已经把自己的几百万财产全部投入进去。他说，只有建立废旧电池回收利用的产业链，才能把这个事业进行下去。 王自新说：“大量一次性电池不回收，污染环境不说，还浪费了大量资源。每节电池中含有22%的锌、26%的锰、17%的铁，如果不处理就扔了，等于每年白白把几千万吨的有用原料都扔了，这可是从几万吨矿石中提炼出来的呀！这绝对是个朝阳产业，国营企业不做的事，我们民营企业要做！” 王自新以前学医，深入研究过废旧电池对人体的伤害，后来改做化工企业，又研究过废电池的利用。1999年，他开始了废旧电池回收利用的事业。 王自新走着一条布满荆棘的道路。他的废旧电池回收企业建立在河北易县，虽然技术设备都已经到位，却迟迟开不了工，原因是当地有关部门反对。当地有关部门认为，废旧电池处理企业肯定会产生污染。尽管这个企业的排放条件完全合乎国家标准，也不让生产。王自新曾想迁址，但到哪个地方，一说是废旧电池处理企业，人家就都不让进门了。王自新无奈地说：“不知道我的家到底能落在哪儿！”不过，他没有灰心，正在努力用最新的工艺让企业达到最严格的排放标准，然后争取得到国家环保部门的认证。他说要探索一条中国独特的处理废旧电池之路。 王自新还告诉记者，最近，他正准备在北京办一个电池回收处理企业，吸收下岗人员就业。他解释自己企业名字的含意义：第一个“鑫”字是财源兴盛之意，第二个“馨”是温馨之意。他说要办的是一个社会效益与经济效益双赢，充满人情味儿的企业。 当然，环保企业进入良性循环离不开国家政策支持。 记者问：“如果国家将来出台的政策不鼓励一次性电池集中回收呢？”他说：“那很可怕，因为这就意味着我的原料没有了。” 有税务部门问王自新：“民营企业，没利的事能干长吗？” 王自新说：“我把回收处理废旧电池当成事业。” 他充满激情地对记者说：“我现在就是当代的唐吉诃德，举着长矛冲刺。”他所挑战的，除了复杂的社会环境，还有观念的壁垒。 王自新对废旧电池产业链的每一个链条，都有详细的方案，力图做到让利益机制来运转电池的回收网络。他给北京市长写信说，到2008年，北京市的废旧电池回收率要达到50%。 看看国外怎么做 记者查了一些资料，让我们看看国外如何回收电池。 目前日本、美国和欧洲的锌锰干电池已全部实现了无汞化，对废旧电池的资源化利用主要集中在铅蓄电池和充电电池上。但日本却仍然坚持对一次性电池的回收和再生利用，对一次性电池的再生利用率达到50%左右。有专家认为，发达国家不回收一次性电池，从资源节约上说，也是不可持续发展的行为。 对铅酸电池、镉镍电池的回收。在美国，用户如不把废旧电池交回给制造商、零售商或者批发商，每买一节新的蓄电池要多付3—5美元。所以美国的蓄电池回收率几乎达100%。德国电池条例第6条规定，使用者没有归还废旧电池，销售者可以在售给其新电池时加收15马克的费用。意大利在1998年11月颁布了一项蓄电池回收法律，并根据该法建立了COBAT的联合会，其中50%的成员是再生铅冶炼厂，30%是蓄电池制造厂，10%为废料商，其余为蓄电池零售商。顾客在买蓄电池时要交附加税。瑞典早在1989年就颁布了一项旨在促进电池回收的returbatt计划，要求所有电池零售商回收废电池并对每节铅蓄电池征收35马克朗的税，这使瑞典的电池回收率在1991年就达到了100%。 有专家认为，发达国家不处理一次性电池，这种做法与我国国情不相符，因为目前我国一次性电池在电池消费中所占比重达97%。在吸取发达国家回收电池的经验同时，要结合我国国情才有意义。况且，在我国目前电池回收率如此之低的情况下，普及电池回收知识才是当务之急。 电池回收的尴尬局面，何时才能打破？ 2.近两年，废电池对环境的影响成为国内媒体热门话题之一。有的报道称电池对环境污染很严重，一节电池可以污染数十万立方米的水。有的甚至说废电池随生活垃圾处理可以引起诸如日本水俣病之类的危害，这些报道在社会上引起了很大反响，有很多热爱环保的人士和团体开展或参加了回收废电池的活动。 现在我来为大家介绍一下电池吧：电池是一种将化学能直接转变成电能的装置。它可分为充电池和非充电池。下面我们要研究一下非充电池的结构了，主要分三个层次：一是最外的一层 “ 皮 ” 也是我们所说的壳，二是供反应化学物质，被壳包住，中间的是石墨电极。当化学物质反应之后转变成电能由石墨电极输出在外电路形成回路形成电流：电池就是工作了。非充电池分为：镍氢电池，镍镉电池。 电池再也不能供电了，成了一颗废电池，通常情况下人们就随手一丢，再买过另一颗新的。大多数人会说，这是很正常的哩。但他们没有想到，就在那举手投足之下，也是在破坏他们的家园 —— 地球。也许有人会问： “ 就这么一个小东西对于地球来说，能有什么了不起呢！还说什么破坏？ ” 电池看上去并不那么具有破坏力，但是看东西不能全看表面。废电池里含有大量重金属汞、镉、锰、铅等。当废电池日晒雨淋表面皮层锈蚀了，其中的成分就会渗透到土壤和地下水，人们一旦食用受污染的土地生产的农作物或是喝了受污染了的水，这些有毒的重金属就会进入人的体内，慢慢的沉积下来，对人类健康造成极大的威胁！据测量一节一号电池烂在土壤里，可以使 一平方米 土地失去利用价值；一个扣钮电池可以污染 60 万升水，相当于一个人一生的饮水量。就近全球 50 亿人来计每个月每人丢一颗电池，一年累积下来 600 亿颗电池，对地球的破坏力可说是很大的了，其对人类健康危害造成的后果更难以想象了，据统计，仅 北京市 每年因废电池而进入自然环境的汞竟然达到 吨，这数目不能不让人头痛。所以废旧电池是不可以随意丢弃的。 同学们,让我们的家园不受废电池的危害吧!
锂电池的电解液是电池的一个重要组成部分，对电池的性能有很大的影响。在传统电池中，电解液均采用以水为溶剂的电解液体系。但是，由于水的理论分解电压只有，即使考虑到氢或氧的过电位，以水为溶剂的电解液体系的电池的电压最高也只有2V左右(如铅酸蓄电池)。锂电池电压高达3~4V，传统的水溶液体系显然已不再适应电池的需要，而必须采用非水电解液体系作为锂离子电池的电解液。锂电池电解液主要采用能耐高电压而不分解的有机溶剂和电解质。锂离子电池采用的电解液是在有机溶剂中溶有电解质锂盐的离子型导体。一般作为实用锂离子电池的有机电解液应该具备以下性能：(1)离子电导率高，一般应达到10-3~2*10-3S/cm；锂离子迁移数应接近于1；(2)电化学稳定的电位范围宽；必须有0~5V的电化学稳定窗口；(3)热稳定好，使用温度范围宽；(4)化学性能稳定，与电池内集流体和恬性物质不发生化学反应；(5)安全低毒，最好能够生物降解。适合的溶剂需其介电常数高，粘度小，常用的有烷基碳酸盐如PC，EC等极性强，介电常数高，但粘度大，分子间作用力大，锂离于在其中移动速度慢。而线性酯，如DMC(二甲基碳酸盐)、DEC(二乙基碳酸盐)等粘度低，但介电常数也低，因此，为获得具有高离子导电性的溶液，一般都采用PC+DEC，EC+DMC等混合溶剂。这些有机溶剂有一些味道，但总体来说，都是能符合欧盟的RoHS,REACH要求的，是毒害性很小、环保有好性的材料。目前开发的无机阴离子导电盐主要有LiBF4,LiPF6,LiAsF6三大类，它们的电导率、热稳定性和耐氧化性次序如下：电导率：LiAsF6≥LiPF6>LiClO4>LiBF4热稳定性：LiAsF6>LiBF4>LiPF6耐氧化性：LiAsF6≥LiPF6≥LiBF4>LiClO4LiAsF6有非常高的电导率、稳定性和电池充电放电率，但由于砷的毒性限制了它的应用。目前最常用的是LiPF6。目前常用的锂电池的所有材料，包括电解液都是能符合欧盟的RoHS,REACH要求的，是环保有好性的储能物品。
这么多年我一直信奉一句话：真正的投资者赚的永远是业绩发展的钱，而不是市场波动的钱。
近几年，新能源迅猛发展，尤其是以新能源 汽车 为代表的新兴制造业，而在其中，刀片电池的比亚迪，锂电池的宁德时代，电解液的石大胜华都得到迅猛发展，其中 宁德时代更是达到上万亿市值，目前为A股第一个上万亿的制造业公司。
由于新能源 汽车 的飞速发展，带动了相关产业链的转型升级，其中各大新能源 汽车 供应链龙头纷纷表示扩产， 调查研究发现，未来三到五年，甚至更长时间，新能源 汽车 都是这个时代重中之重的产业。 而锂电池是新能源 汽车 中很重要的一个材料，这一次就聊聊锂电池电解液中的主要溶剂。
电解液是锂离子电池四大关键材料（正极、负极、隔膜、电解液）之一，号称锂离子电池的“血液”，是电池中离子传输的载体，一般由锂盐和有机溶剂组成，在电池中正负极之间起到传导电子的作用，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。
电解液溶剂主要含 碳酸乙烯酯（EC） 、碳酸丙烯酯（PC）、 碳酸二甲酯（DMC） 、碳酸甲乙酯（EMC）以及碳酸二乙酯（DEC）等溶剂。目前，为获得具有高离子导电性的溶液，一般都采用PC+DEC、EC+DMC等混合溶剂，但有关资料显示PC用于二次电池，与锂离子电池的石墨负极相容性很差，充放电过程中，PC在石墨负极表面发生分解，同时引起石墨层的剥落，造成锂电池的循环性能下降。
电池电解液有机溶剂在使用前必须严格控制质量，如要求纯度在以上，水分含量必须达到10*l0-6以下。溶剂的纯度与稳定电压之间有密切联系纯度达标的有机溶剂的氧化电位在5V左右，有机溶剂的氧化电位对于研究防止电池过充、安全性有很大意义。严格控制有机溶剂的水分，对于配制合格锂电池电解液有着决定性影响。
这篇文章其实很久之前就写了，但只写了个大概，加上锂电最近调整，所以一直没发布，今天 电解液龙头石大胜华 涨停，其余个股也有所上涨，在未来，电解液中的混合溶剂还会上涨，什么时候会停？大概就是新能源车超过燃油车的时候吧！
我这次就想写写电解液里面的混合溶剂生产公司，这些公司或在短时间表现不佳，但长期来看，将是我们值得投资、值得期待的公司！
山东石大胜华化工集团股份有限公司
山东石大胜华化工集团股份有限公司（股票代码： 603026 ）成立于2002年12月31日，是教育部直属全国重点大学，国家“211工程” 和“985工程优势学科创新平台”高校，国家“双一流”世界一流学科建设高校、高水平行业特色大学优质资源共享联盟成员高校——中国石油大学（华东）的校办企业。
经营范围为环氧丙烷、二氯丙烷、丙烯、液化石油气、粗苯、甲基叔丁基醚、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、溶剂油、碳酸甲乙酯、二甲苯、混合苯、重油、燃料油、粗丙醇、液态烃、混合芳烃、乙烯料、丙二醇的生产、销售；石油化工新技术、新材料、新产品（不含国家限制产品）的研制、开发及技术服务等。
（1）公司多年来深耕锂电池电解液市场，已成为全国规模较大、国际上有一定知名度的锂电池电解液溶剂供应商，是 国内唯一能够同时提供锂电池电解液五大溶剂及锂盐添加剂的公司，溶剂市场份额占全球市场份额 40% ，拥有一定的市场知名度和庞大的战略合作客户群，通过电池企业为特斯拉、比亚迪、BMW、Benz 等全球知名新能源车企提供最基础的能源材料。
（2）据相关资料显示，控股子公司胜华新能源公司年产5000吨六氟磷酸锂项目于2016年初开工建设，其中“一期年产2000吨六氟磷酸锂项目”已完成设备安装、调试，具备试生产条件，在2020年相关公告称六氟磷酸锂产能为2000吨/年。
（3）公司拟新建的10万吨/碳酸二甲酯扩建项目达产后，公司将形成15万吨/年碳酸二甲酯生产能力，将会每年消耗10万多吨的二氧化碳。在满足自身对碳排放需求后，还能将多余的碳排放指标进行交易获取收益，进而增强公司的整体竞争力。
（4）孙公司东营石大胜华创世新材料 科技 有限公司拟投资亿元人民币建设年产4000吨碳硅负极材料项目，整体项目分3期建设，其中一期600吨/年硅碳负极材料生产装置及 4000 吨/年硅碳负极材料对应的储运设施，建设期自2020年至 2021 年；二期建设1400 吨/年硅碳负极材料生产装置，建设期：根据市场情况择机建设，建设期12个月；三期建设 2000 吨/年硅碳负极材料生产装置，根据市场情 况择机建设，建设期12个月；储运设施包含仓库及装卸车。
（5）石大控股为石大胜华控股股东及实际控制人，持股比例为，是中国石油大学(华东)的全资校办企业。
深圳新宙邦 科技 股份有限公司
深圳新宙邦 科技 股份有限公司（股票代码： 300037 ）成立于2002年，源于1996年创立的深圳市宙邦化工有限公司，2008年整体变更为深圳新宙邦 科技 股份有限公司。
公司主要从事新型电子化学品的研发、生产和销售；主要产品有电容器化学品和锂电池化学品两大系列，具体包括铝电解电容器化学品、固态高分子电容器化学品、超级电容器电解液及锂离子电池电解液四类产品。
（1）2014年12月，新宙邦以亿元收购了三明市海斯福100%股权。海斯福拟建设年产 622吨含氟精细化学品、1万吨锂离子电池电解液生产线 ，该项目总投资为5亿。
（2）2018年5月21日，新宙邦拟投资建设年产 2万吨锂离子电池电解液 及年产5万吨半导体化学品项目，实施主体为荆门新宙邦新材料有限公司，其中，亿纬锂能占荆门新宙邦20%股份。
（3）2018年3月，公司拟投资亿元以全资子公司惠州市宙邦化工有限公司为项目实施主体，投资亿元建设年产 5万吨绿色溶剂联产2万吨乙二醇项目 。2020年8月回复称 预计今年三季度进入试生产状态，争取六个月内拿到正式生产许可证。
（4）2021年4月，公司拟以控股孙公司江苏瀚康下设的合资公司江苏瀚康电子材料有限公司为实施主体，在江苏省淮安市淮安工业园区预计投资12亿元建设年产 59,000吨锂电添加剂 项目。同时，公司拟以全资子公司天津新宙邦新材料有限公司为项目实施主体，在天津南港工业园区投资建设天津新宙邦 半导体化学品及锂电池材料项目，项目预计总投资约亿元。
（5）2021年8月公告称，公司以全资孙公司荷兰新宙邦为实施主体，在荷兰穆尔戴克投资建设荷兰新宙邦锂离子电池电解液及材料项目。项目总投资预算约15亿元人民币，项目分期建设，其中一期设计和建设期预计约年，预计2024年下半年逐步投产，项目一期全部达产后，在荷兰的锂离子电池电解液产能将达到5万吨，碳酸酯溶剂达到10万吨。项目全部建成达产后，能够 实现年产10万吨锂离子电池电解液、20万吨碳酸酯溶剂、8万吨乙二醇。
山东华鲁恒升化工股份有限公司
山东华鲁恒升化工股份有限公司（股票代码： 600426 ）成立于2000年4月，是国内重要的基础化工原料制造商和 全球最大的DMF供应商。
公司是多业联产的新型化工企业，其主要业务包括化工产品及化学肥料（有机胺、己二酸及中间品、醋酸及衍生品、多元醇等）的生产销售，发电及供热业务。
（1）公司是我国煤头尿素企业的龙头之一，煤化工产业是以原料煤气化生产有效气体为源头，通过有效气体制备甲醇、合成氨和一氧化碳等中间产品，分别生产出尿素、DMF等化工产品，目前已经具备70万吨合成氨(基本自用)、105万吨尿素，32万吨甲醇，4万吨三甲胺产能。
（2）2021年1月，公司公告披露，公司董事会审议通过了《关于华鲁恒升（荆州）有限公司园区气体动力平台项目的议案》、《关于华鲁恒升（荆州）有限公司合成气综合利用项目的议案》，2个项目预计总投资亿元。
（3）煤化工企业近年来寻求新方法： 以尿素和甲醇为原料，先使尿素与1,2-丙二醇反应制备碳酸丙烯酯（PC）和液氨，再用碳酸丙烯酯与甲醇反应制备碳酸二甲酯（DMC）产品，副产的1,2-丙二醇循环用于碳酸丙烯酯的合成。 而华鲁恒升在相关问题回复中称公司30万吨碳酯改造项目预计将于Q3投产，预计公司DMC成本与乙二醇相当，将成为成本优势显著的DMC供应商。
关于电解液中的溶剂就聊到这里，大家也可以根据煤化工企业采用新方法制取电池级DMC的情况寻找新公司，如甲醇、尿素等产量大的企业。