电池系统cdf仿真注册电气工程师挂靠费是干嘛的?具体做些什么？
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时间：2018-07-11 05:02
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一楼敬原创作者我是一名搬运工啊，搬运工~~~~
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肿么木有人看你呢？
辛苦了，我看完了。
真不错，谢谢你的分享
反正不该删的也删了
谢谢楼楼啦
这个太好了
找了好久的了！太感谢啦
这么好的帖子埋没了，真可惜啊
登录百度帐号发生氧化还原反应了&br&修改下，&br&想认真回答下问题，不过还是懒得手写，放截图&br&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/2eb95d62c_b.jpg& data-rawwidth=&942& data-rawheight=&339& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&942& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/2eb95d62c_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/92e8a1afebbf2b4db6ccb8cd_b.jpg& data-rawwidth=&640& data-rawheight=&400& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&640& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/92e8a1afebbf2b4db6ccb8cd_r.jpg&&&/figure&&br&这个答案来自小木虫&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//emuch.net/bbs/viewthread.php%3Ftid%3D1876550& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&【交流】电化学测试方法：循环伏安法答疑、解惑、讨论帖【更新下载链接在一楼】&/a&
发生氧化还原反应了 修改下， 想认真回答下问题，不过还是懒得手写，放截图 这个答案来自小木虫
首先，对聚合物电池做一个阐述，聚合物电池是指电池的正极、负极和电解质有一项或者多项由高分子作为材料的电池系统（这里主要是想吐槽下很多人在知乎里还一直只说电解质），当然就目前而言，主要是将聚合物引入电解质（最多）和正极材料。要说如何迁移的，我觉得相对于液态电解质其特殊处主要在隔膜部分，而对于一些聚合物电池里面是有液态电解质的（由此反对这位@程前 的答案），对于隔膜将从两种情况来讲。&br&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/c65b1373ced535d247e687a4642ebebd_b.jpg& data-rawwidth=&524& data-rawheight=&253& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&524& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/c65b1373ced535d247e687a4642ebebd_r.jpg&&&/figure&引用自：Zhu, Y.S.et al. Cheap Glass fiber mats as a matrix of gel polymer&br&electrolytes for lithium ion batteries.Sci. Rep.3, 3187; DOI:10.1038/srep0).&br&
对于这类凝胶电解质，即在隔膜上做文章，将PVDF涂在隔膜上，使隔膜孔隙变小，也是使空隙能够使Li+通过，而不让其他离子通过，其通道较液态电解质较窄而较固态电解质更大；&br&
对于全固态的聚合物电解质，Li+传输是由于固态电解质或因其晶体中的&b&点缺陷，&/b&或因其特殊结构而为离子提供快速迁移的通道，Li+是通过这些通道进行传输（通过）和扩散（留在电解质里）的。&br&
所以，聚合物电解质里是可能有液态电解质的。&br&其次，如果要深究这个问题，那就要考虑到不同的聚合物材料和离子传输模型了。&br&传输模型主要是一些电化学模型，主要的如下：&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/ffe1c6438ffe270cf93e1_b.jpg& data-rawwidth=&619& data-rawheight=&229& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&619& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/ffe1c6438ffe270cf93e1_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/b416cb24e_b.jpg& data-rawwidth=&636& data-rawheight=&523& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&636& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/b416cb24e_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/a43c8edcb5b9e4b3e90ae_b.jpg& data-rawwidth=&632& data-rawheight=&362& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&632& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/a43c8edcb5b9e4b3e90ae_r.jpg&&&/figure&引自——&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.chinacpps.cn/HTML/2231_2.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&锂离子电池聚合物电解质导电机理&/a&,《化学与物理电源系统》&br&先讲讲普通锂离子电池的传输，根据多孔电极理论：&br&电池内部的电极区域可分为两相，固体颗粒组成固相；固体颗粒间的空隙充满电解液，为溶液相)在充电过程中，电流由正极集流体导入，在正极活性物质颗粒与电解液界面发生电化学反应，Li+从正极活性物质中脱出，导致正极固相颗粒表面
Li+浓度降低，使颗粒内部与表面间出现浓度差异，导致Li+产生从颗粒内向外的固相扩散；而同时由颗粒表面电化学反应生成的Li+进入空隙间的电解质溶液中，使溶液相中界面区域的局部浓度提高，使溶液相内部产生浓度差异，导致Li+产生从内向外的扩散与迁移)而在负极区域，由于负极颗粒与电解液中的Li+发生电化学反应，消耗了溶液相中的Li+，使溶液相局部Li+浓度降低，产生浓度差异，导致
LI+在溶液相中产生由外向内的扩散与迁移；同时在负极颗粒表面发生电化学反应，嵌入Li+，使颗粒内部出现浓度差异，导致Li+在颗粒内部产生从外向内的固相扩散)在隔膜处，由于正极与负极过程导致的浓度差异，导致该区域的Li+产生从正极到负极的扩散与迁移)放电过程则与上述过程相反。&br&Thomas F. Fuller和* Marc Doyle等人建立了以石墨为负极材料的模型（图1，若深入研究理论请参考Doyle的几篇文章），从单个Li+来说，Li+的穿透遵循多孔电极理论，对于多个Li+，会由于放电倍率，电解液浓度，过充过放以及材料颗粒大小的问题， 使穿透深度有一定限制，并会在传输过程中会在金属Li表面形成SEI钝化膜影响Li+传输，放电梯度如图2&br&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/278e0aa6f7_b.jpg& data-rawwidth=&390& data-rawheight=&446& class=&content_image& width=&390&&&/figure&&br&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/dceb9a1c22a8e3cedaad69d_b.jpg& data-rawwidth=&396& data-rawheight=&281& class=&content_image& width=&396&&&/figure&&br&对于凝胶或者电解质的聚合物隔膜，如下图：&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/af35fe86e8fe2fee3fdce5_b.jpg& data-rawwidth=&347& data-rawheight=&269& class=&content_image& width=&347&&&/figure&凝胶电解质这块好像没有看到相关的机理文献报道（有请告知），不过了解的应该都知道，其活性材料机理和液态锂电池类似，电解质处介于与液态电解质与纯固态电解质之间，既有Li+在液态之中的快速传输，也有&b&Li+在固态隔膜中迁移、锂盐解离，Li+与盐结合，和Li+扩散过程，&/b&由于凝胶电解质的不能像也太一样浸润活性材料以及导电性的问题，传输深度有限（这也是为啥都做的那么薄不过现在Multi-Layer好像说是解决了这个问题）。&br&&br&干态电解质是最早研究的一种电解质材料（PEO系列）：1个 Li+ 与4个O原子络合。通电以后，主要是聚合物中非晶部分的链段运动导致Li+的“解络合—再络合”过程的反复进行而促使离子载&br&流子快速迁移。&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/f4c18f61c4aaec45dfa81_b.jpg& data-rawwidth=&615& data-rawheight=&201& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&615& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/f4c18f61c4aaec45dfa81_r.jpg&&&/figure&还有不少其他的模型，参见&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.chinacpps.cn/HTML/2231_1.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&锂离子电池聚合物电解质导电机理&/a&。&br&对于这个模型的分析请参考M. Doyle, T. Fuller, and J. Newman. “Modeling of galvanostatic charge and discharge of the lithium/polymer/insertion cell,” J. Electrochemical Soc., vol. 140, pp. , 1993.&br&其实，我也只能使抛砖引玉的讲一讲聚合物隔膜传输这一块的一些知识，毕竟我看的还是有限，如果有新的东西，请私信我文章。然后，Jianyu Huang和Yi Cui等华人做了很多相关的原位研究讲解Li+如果在正极材料和负极材料迁移的原位电镜研究证据，这又是一篇很大的篇幅，而且关于正负极材料的传输机制，也有很多有意思的东西，如果下次有人问，我再写点，用了半个月的时间查的一些资料，希望对大家有帮助。
首先，对聚合物电池做一个阐述，聚合物电池是指电池的正极、负极和电解质有一项或者多项由高分子作为材料的电池系统（这里主要是想吐槽下很多人在知乎里还一直只说电解质），当然就目前而言，主要是将聚合物引入电解质（最多）和正极材料。要说如何迁移的，…
&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-fa63b95da42b25ae528e_b.jpg& data-rawwidth=&615& data-rawheight=&429& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&615& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-fa63b95da42b25ae528e_r.jpg&&&/figure&&p&Hi，这期的能源桌是土豆泥主持的。&/p&&p&三星昨天发布了独立调查的结果，想看翻译的到这里：&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/p/& class=&internal&&知乎专栏&/a&&/p&&p&这里要说是对这个事件的一个整理与启发。&/p&&p&三星的爆炸火种真是自己埋下的，追求极限设计和高能量密度点燃这把星星之火，生产问题只是负责火上浇油。另外，对于事故极不负责的态度也是令人嫌恶的地方之一，竟然把事先生产好的代产版电池（）用作第一次召回后再次发售的电池（），而不是把所有电池研究调查一番再行发售。另外，我把昨天发布会内容的翻译摘录放在正文的最后。&/p&&p&三星使用的正极材料，根据Jerry Rig Everything（Youtube上面很火的装置解构频道）的视频信息可以发现：&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-9babd5f5098b_b.jpg& data-rawwidth=&957& data-rawheight=&1007& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&957& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-9babd5f5098b_r.jpg&&&/figure&截图摘自&a href=&http://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.youtube.com/watch%3Fv%3DrrQQBo8Pv5A& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&https://www.&/span&&span class=&visible&&youtube.com/watch?&/span&&span class=&invisible&&v=rrQQBo8Pv5A&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&&p&三星很有可能使用的是4.4VLCO（4.4V-钴酸锂），这种材料需要更高的热处理工艺，并且需要一定改性：表面包覆以及体相掺杂。鉴于这个体系现在的成熟度，热稳定性方面是可以得到保障的，不过我还是需要强调一下。&/p&&p&热稳定性的危害可以由五个具体指标体现：放热起始温度（onset temperature，&img src=&http://www.zhihu.com/equation?tex=T_%7B0%7D+& alt=&T_{0} & eeimg=&1&&）、最高温度（maximum
temperature，&img src=&http://www.zhihu.com/equation?tex=T_%7Bmax%7D+& alt=&T_{max} & eeimg=&1&&）、最高压力（maximum pressure，&img src=&http://www.zhihu.com/equation?tex=P_%7Bmax%7D+& alt=&P_{max} & eeimg=&1&&）、自升温速率（self-heating
rate，&i&dT/dt&/i&）以及自升压速率（pressure
rise rate，&i&dP/dt&/i&）。而电压越高，失控的容易程度越大。下面的数据全部来自&b&《&/b&&b&18650鋰離子電池之不同電壓與熱危害相關性研究&/b&&b&》&/b&。&/p&&p&这是钴酸锂18650电池在三个不同充电电压下（3.7V、3.9V以及4.2V）的差示扫描量热曲线（DSC Curve）：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-fb5c7c492ed16fa6d0ca5_b.jpg& data-rawwidth=&479& data-rawheight=&385& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&479& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-fb5c7c492ed16fa6d0ca5_r.jpg&&&/figure&一般来说，锂离子电池的正极与会电解液发生反应，因此在DSC上通常表现为两个峰，两个放热峰。第一个波峰为正极材料表面发生热分解后所产生的热量，温度约在80~120℃，第二波峰则为正极材料与电解液受热后，正极材料结构变化所产生相变化后，所产生的材料主放热波峰，温度约在200~220℃，这也是热失控发生的温度段。从上图中，我们可以察觉出高电压（4.2V）充电态较低电位状态（3.9V）的正极材料的放热起始温度（&img src=&http://www.zhihu.com/equation?tex=T_%7B0%7D+& alt=&T_{0} & eeimg=&1&&）要提前一些，当不同电压的锂离子迁出后，结构就不相同，迁出的锂离子越多，材料容易在较低温度产生结构崩解前，当不同电压的锂离子迁出后，结构就不相同，脱出的锂离子越多，材料容易在较低温度产生结构的土崩瓦解。&p&由3.7V至4.2V的ΔH分别为323.76J/g、560.99J/g、637.88J/g。由此可知，当我们的锂离子电池的电压越高时，所造成的热失控反应也就越大。4.2V尚且如此，何况4.4V？&/p&&p&下图是绝热测试中，不同电压之LiCoO2锂离子电池时间对压力图 ：&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-62ada89dbbc_b.jpg& data-rawwidth=&511& data-rawheight=&390& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&511& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-62ada89dbbc_r.jpg&&&/figure&此图清晰地告诉我们，4.2V锂离子电池所造成的压力远远超过另外两组，且4.2V锂离子电池所造成的最大瞬间压力为 psig/min。很多电池的爆炸事件，影响的主要因素就是瞬间压力和高温的产生。下表是绝热测试中不同电压状态下LiCoO2锂离子电池测试实验结果：&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-c2de2633145fece87a7bbd8accb16d7e_b.jpg& data-rawwidth=&590& data-rawheight=&320& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&590& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-c2de2633145fece87a7bbd8accb16d7e_r.jpg&&&/figure&4.2V锂离子电池所造成的最大瞬间压力，远大于3.7V锂离子电池和3.9V锂离子电池所产生的7926.84 psig/min 和psig/min，自升温速率从4.2V锂离子电池依序为56569.45℃/min、34,226.04℃/min、8,940.54℃/min，而我们知道爆炸现象往往都是高温与瞬间高压下产生，而4.2V锂离子电池的瞬间高温高压大于3.7 V锂离子电池和3.9V锂离子电池，倘若高电压的锂离子电池发生了火灾爆炸事件，灾害往往较低电压的锂离子电池来的大。 &br&。&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-ecd_b.jpg& data-rawwidth=&498& data-rawheight=&364& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&498& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-ecd_r.jpg&&&/figure&上图中，可以发现三种电压都具有两个波峰，因电池本身就是一个密闭体，当电池的密闭体承受不住电池内部所产生的压力时，便会产生爆炸的现象，产生第一个波峰，而测试掩体也是一个密闭体，当电池爆炸后，所产生的气体到达测试体内，使压力达到平衡，因此所侦测到的自升压速率便会缓慢下来，当电池内部持续反应，便会造成第二波峰的产生。&p&上述情况对应的是4.2V电压状况，而4.4V钴酸锂的情况要严重的多。虽然现有的工艺可以帮助4.4V钴酸锂改善诸多缺陷，但是还远没有到100%良品的概率，并且，对于三星来说，很关键的一点是，为了提高体积能量密度，通常的做法是进一步压实电极材料，而这是会增加电芯的&b&卷绕张力&/b&的（winding tension）。&/p&&p&而卷绕张力如果升高，会导致右上角（Upper Right Conner）处的极片出现偏差挠曲（Deflection），这种明显的痕迹与缺陷使得隔膜的脆弱性被放大，而发布会中提到的隔膜损伤很有可能导致此处出现了短路，从而引发热失控。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-756aa97304bf6bcac9cd2c_b.jpg& data-rawwidth=&1316& data-rawheight=&691& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1316& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-756aa97304bf6bcac9cd2c_r.jpg&&&/figure&上图中两类不同生产商（SDI与ATL）的电池右上角就出现了这类明显的问题，在红色圆圈中突出的偏绕。&p&而你拆开Apple的电池（虽然也有起火事件），则会发现他们的做工就比较保守，整体R角是直线的状态：&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-8ffd65b12beeaff9f4aea0c28c122e52_b.jpg& data-rawwidth=&1314& data-rawheight=&682& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1314& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-8ffd65b12beeaff9f4aea0c28c122e52_r.jpg&&&/figure&&p&这种方式，几乎把隔膜褶皱引起的失效概率降到指数级低。&/p&&p&在Jerry Rig Everything中，他做了拆解说明，我们一起来看（&a href=&http://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.youtube.com/watch%3Fv%3DrrQQBo8Pv5A& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&https://www.&/span&&span class=&visible&&youtube.com/watch?&/span&&span class=&invisible&&v=rrQQBo8Pv5A&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&）：&/p&&p&三星Note 7所用的锂离子电池整体框架并没有变异，还是原来的那种一层裹一层的切片糕，就像带电版的厕用卷纸。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-9aad6a1d74ee4dc8138440_b.jpg& data-rawwidth=&1318& data-rawheight=&657& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1318& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-9aad6a1d74ee4dc8138440_r.jpg&&&/figure&通常情况下，这些极片都是互相绝缘的，因为我们知道，如果正负极相互接触，那么就会Boom出火花！&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-d7345ecea73e_b.jpg& data-rawwidth=&1320& data-rawheight=&739& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1320& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-d7345ecea73e_r.jpg&&&/figure&&p&Jerry在拆解后，首先映入眼帘的是电池右上角的弯曲部分：&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-411ca3fbdf2cb5fdc41770_b.jpg& data-rawwidth=&1316& data-rawheight=&721& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1316& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-411ca3fbdf2cb5fdc41770_r.jpg&&&/figure&三星用了偏绕（Deflected）这个词来形容这个弯曲，而这个偏绕其实就是引起正负极相互接触并导致电池短路进而起火并在手机内爆炸。&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-df9f5a30c9fe3bec5afc854b792b7fc6_b.jpg& data-rawwidth=&1062& data-rawheight=&691& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1062& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-df9f5a30c9fe3bec5afc854b792b7fc6_r.jpg&&&/figure&Jerry又买了一盒在第一次召回后代产版（ATL）的Note 7，以便对比两个版本的差别。一个有意思的地方是，代产版的手机中，电池部分赫然印着“”字样，而这个日期在三星号首次召回之前。三星在第一次召回后使用的是却是在事故日期之前ATL代产的电池，也就是说他们有可能在没有进行细致分析故障的情况下就再次发售之前就代产的手机（也许是三星对Note 7的良品率自信满满，但这不是一种严谨的做法）。&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-5ccedf10fa_b.jpg& data-rawwidth=&1234& data-rawheight=&740& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1234& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-5ccedf10fa_r.jpg&&&/figure&当然三星前后共发售了两款不同厂商的电池，即所谓的A类与B类电池，A类是由三星子公司SDI代产，而B类电池则是由ATL代做的：&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-a546d1ce2b826b52fde40cfdd0152757_b.jpg& data-rawwidth=&1325& data-rawheight=&748& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1325& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-a546d1ce2b826b52fde40cfdd0152757_r.jpg&&&/figure&不过就像前面所说的，这两类电池不存在孰优孰劣之分，且都存在R角偏绕的问题。&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-cfbaf5b093d0299ba55daad1_b.jpg& data-rawwidth=&1316& data-rawheight=&743& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1316& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-cfbaf5b093d0299ba55daad1_r.jpg&&&/figure&&p&iphone也有起火的报告，在内部结构的框架上与三星如出一辙，不过他们在卷绕张力以及能量密度上不如三星激进，这也是他们将R角构建的十分平直的原因&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-8fc016c9d829edbcb31f9b_b.jpg& data-rawwidth=&1304& data-rawheight=&736& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1304& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-8fc016c9d829edbcb31f9b_r.jpg&&&/figure&三星对于B类电池故障的解释是：在正极材料处焊接造成的毛刺与起伏导致的绝缘带的被穿破&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-c3ac25d9a79c348f930f0a_b.jpg& data-rawwidth=&1298& data-rawheight=&750& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1298& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-c3ac25d9a79c348f930f0a_r.jpg&&&/figure&而绝缘带（下图中蓝色物质）被穿透之后，就造成了电池的正负极相互接触，造成短路&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-41c9a5c127d20a9d09b2ad3d529e5e90_b.png& data-rawwidth=&1315& data-rawheight=&730& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1315& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-41c9a5c127d20a9d09b2ad3d529e5e90_r.jpg&&&/figure&而后产生火花，直至热失控自燃。&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-6a95ab72ad1dd6968468de_b.jpg& data-rawwidth=&1308& data-rawheight=&746& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1308& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-6a95ab72ad1dd6968468de_r.jpg&&&/figure&&br&&p&下表是到2012年为止统计过的几起主要电池起火事件：&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-c_b.jpg& data-rawwidth=&1187& data-rawheight=&307& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1187& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-c_r.jpg&&&/figure&可以看出，不管是动力电池还是移动设备电池，自燃或者起火事件的导火索基本上都是过热，而造成这一现象的罪魁祸首是热失控（Thermal Runaway）。&p&而三星的研究人员是不可能自动忽略这些事故的严重性，而在2008年到2015年之间，有大量的关于热失控机理与调控的分析文章，&/p&&p&辣么，什么是热失控呢？本质上来说，&b&&u&锂离子电池中的热失控是一种连续过程与反应的链式累加，一个撺掇着另一个，不断产生热量，而后伴随着温度的增加，在产热强度和数量完全压制散热的情况下，最终导致爆炸和起火。&/u&&/b&在热失控的相关过程中，包括了固态电解质界面膜（Solid Electrolyte Interface，简称SEI）、电解液与电极粘结剂在内的多重化学反应、电解液与正极活性材料的分解。一个锂离子单体电池的温度一般是由产热量与散热量之间的热平衡决定的。产热或者生热（Heat Generation）是整体电池内部发生化学反应的函数，它一般是随温度增长的而成指数增加（Exponential Increasing），而散热（Heat Removal）则一般包含了两个连续的过程——从电芯到外表面的热传导（Thermal Conduction），接着发生的热耗散，一般通过热对流（Heat Convection）再从外表面交换到外界环境之中，散热总体上是一个温度变化的线性函数（Linear）。当一个电池被加热到大约&b&90℃&/b&后，由于固态电解质界面膜分解的启动导致的电池自加热过程就不可避免了，&b&&u&紧接着，超过一定温度后（一般是130~150℃），在电极与电解液之间产生的放热型化学反应（Exothermal Reactions）将会提升电池内部的温度&/u&&/b&，随后就是电极的分解（&b&~240℃&/b&）、电解液的分解与粘结剂的分解（&b&~300&/b&&b&℃&/b&）。在电池的热分析中，这些进程都是被分段进行描述的，如下图所示：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-4e075b962c708afbf28e3d21_b.jpg& data-rawwidth=&606& data-rawheight=&346& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&606& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-4e075b962c708afbf28e3d21_r.jpg&&&/figure&上图是清华大学汽车安全与节能国家重点实验室的欧阳明高课题组使用扩展容量型的加速量热仪（Extened Volume-Accelerating Rate Calorimeter）标定的热失控中不同阶段的温度对应的阶段，这张图直观地表达了不同阶段中发生的各种反应如自放电、隔膜融化、材料分解等等，我们可以看看：&p&60~110℃：固态电解质界面膜分解；&/p&&p&60~140℃：正极材料的自放电；&br&&/p&&p&70~110℃：负极副反应导致锂的损耗；&br&&/p&&p&120~150℃：隔膜融化；&br&&/p&&p&120~230℃：负极副反应导致的活性材料的损耗；&br&&/p&&p&150~220℃：由于PE隔膜的融化而导致的内部微短路；&br&&/p&&p&230~245℃：隔膜裂解；&br&&/p&&p&230~800℃：快速内部短路；&br&&/p&&p&240~800℃以上：NMC正极材料分解；&br&&/p&&p&250~800℃以上：电解液分解；&br&&/p&&p&250~800℃以上：粘结剂分解；&/p&&p&如果电池可以耗散掉放&b&&u&热型化学反应的这部分热量&/u&&/b&，那么它的温度不会出现异常增高。然而，就像前面说所的，如果产热出现了对散热的碾压（Overwhelming），那么放热过程就会在类绝热条件下得到扩张，电池整体的温度会急剧升高。升高的温度会进一步地加速化学反应而不是我们希望的电极反应，导致更多的热量被释放，最终导致了热失控。也就是说，在产热与传热过程间相互作用的本质最终决定了电池单体的热状态，以及热失控发生的可能性。往细了说，只有判定了电池的热传导性质以及外部环境的状况，才能够调控热失控的发生率。一种将热失控反应视觉化的简洁优雅的方式就是通过&b&&u&西莫诺夫曲线&/u&&/b&（Semenov Plot），下图4中的曲线就代表了由放热反应导致的产热（指数方程，前设为阿伦尼乌斯定律，Arrhenius Law）：&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-ea399c1e6bf9e8a675e26fe_b.jpg& data-rawwidth=&583& data-rawheight=&409& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&583& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-ea399c1e6bf9e8a675e26fe_r.jpg&&&/figure&上图中，曲线A、B和C为在三个不同环境温度下容器内发生的由某个反应引发的热耗散曲线，A可以控制样品的温度到&img src=&http://www.zhihu.com/equation?tex=T_%7B1%7D+& alt=&T_{1} & eeimg=&1&&，B的临界温度在&img src=&http://www.zhihu.com/equation?tex=T_%7BNR%7D+& alt=&T_{NR} & eeimg=&1&&（Temperature of No Return），而C压根就无法控制热失控反应。&p&而热失控发生的其中一个特点就是：异常迅猛。我们来看这个视频：&a href=&http://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.youtube.com/watch%3Fv%3D7vh5knFW_Oc%26t%3D3s& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&https://www.&/span&&span class=&visible&&youtube.com/watch?&/span&&span class=&invisible&&v=7vh5knFW_Oc&t=3s&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&，这个是由UCL（University College London）的化学工程系与欧洲同步辐射中心的研究学者们于2015年共同拍摄的，文章名为《In-operando high-speed tomography of lithium-ion batteries during thermal runaway》，热失控过程中锂离子电池的原位高速X射线断层摄影技术观察。研究工作中选用的是两种不同容量的商用LG的18650电池（NMC，镍钴锰正极材质）：2.6Ah和2.2Ah。&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-9f6ae87c76e31dedfea65e5_b.jpg& data-rawwidth=&718& data-rawheight=&439& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&718& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-9f6ae87c76e31dedfea65e5_r.jpg&&&/figure&电池1为上图c所示具有内部支撑结构（Internal Support），而电池2为上图d所示，作为对比没有内部支撑的构架。在分别对两种电池进行热滥用测试（Thermal Abuse Test）之后，工作人员选取了柱状电池的上中下三个区域计量温度随时间的变化：&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-fcd1e4270a9_b.jpg& data-rawwidth=&741& data-rawheight=&288& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&741& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-fcd1e4270a9_r.jpg&&&/figure&根据结果显示，电池1发生热失控的时间在168秒之后，而电池1发生热失控的时间则在217秒之后，三个区域在热失控开始阶段的平均温度俱在200℃左右。但我们知道，在前面的不同阶段失效事件中出炉的隔膜层融破以及机械完整度的损伤基本发生在120℃左右，有可能造成正负极之间的短路出现。下图是通过热成像追踪电池的温度分布以及变化，直到电池的燃烧爆炸为止，大致的顺序就是1到4：&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-f63be22bd59d1e7f3d421526_b.jpg& data-rawwidth=&1416& data-rawheight=&1200& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1416& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-f63be22bd59d1e7f3d421526_r.jpg&&&/figure&&p&上图4就是在250℃左右捕捉到的气体从盖帽喷射出来的场景，以及那个瞬间的温度分布。&/p&&p&从热失控的传播角度来看，则更加凸显的其对结构的破坏以及来势的猛烈：&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-33eeca2409024bcd8396f4_b.jpg& data-rawwidth=&500& data-rawheight=&369& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&500& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-33eeca2409024bcd8396f4_r.jpg&&&/figure&&p&上图是电池1号在168秒起，于0.8秒内X射线成像在YZ平面上的热失控现象，可以看到从内层开始，热失控使得局部的温度上升到最高值，而后向外辐射开去，图c和图d中出现的白色球状物，是铜珠，下图是3D还原场景，更加直观：&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-0fd615adf5dc6d19b3cfe8_b.jpg& data-rawwidth=&664& data-rawheight=&481& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&664& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-0fd615adf5dc6d19b3cfe8_r.jpg&&&/figure&下图则是电池2号的纵向刨面展示：&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-5ba41edc2bd55_b.jpg& data-rawwidth=&500& data-rawheight=&368& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&500& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-5ba41edc2bd55_r.jpg&&&/figure&X成像显示，在0.1秒内，气体的迅速集中扩散，极片间距的增大，由红色箭头标志的结构坍塌就在热失控的传播路径上被引发，上图c中出现的灰蒙蒙的一片是爆炸中的抛射物，而通过电池2号的设计和爆炸现场可以知道，没有内部支撑空间，所造成的伤害是多么的严重：&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-4e13ddeafb02_b.jpg& data-rawwidth=&510& data-rawheight=&267& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&510& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-4e13ddeafb02_r.jpg&&&/figure&&p&研究人员在总结出写道：本文中有关内部结构的特点与动力学性质的分析与阐述突出了电池结构设计在故障期间电芯安全和反应行为的重要性。在外壳温度被加热至100℃以上之后，通过X断层照片观察到在极片间气袋的演化直接导致了电极层的分离。在研究过程中观测到的结构坍塌的量级与严重程度直接折损了电池的安全性能。重度的内部解构增加了内部短路的风险，将破裂的材料直接暴露在空气中的氧气与水分之下，增加了热失控在更低的外部低温条件下被加速的危险。这种风险是可以通过在电池设计中内置一个紧密的填充核心或者掺入内部支撑结构来避免的。····另外，电池体系的失效机制反过来又会对电芯以及单体还有故障期间的产热量带来显著的影响。····从对电池1号的X断层摄影与热成像结果来看，不仅发现了电池内部的温度分布不均的直观证据，也坐实了热失控的传播是相当惊人的，当温度超过1050℃之后，内部区域其实已经损失了结构的完整性，然而外部结构还始终保持原态。电池1号中相对较低的排气速率促使了热失控过程的完全发挥，致使分解反应一泻汪洋，产生了大量的热，这一切都说明了一个成熟有效的热管理系统是多么重要。&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/7c3c393ab0c9b18a9fee2_b.jpg& data-rawwidth=&1600& data-rawheight=&1200& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1600& data-original=&https://pic3.zhimg.com/7c3c393ab0c9b18a9fee2_r.jpg&&&/figure&图片来自&a href=&http://link.zhihu.com/?target=http%3A//www.shejipi.com/126705.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&三星发布 Galaxy Note 7 发布，这十项超赞功能是否会让它超越 iPhone？&/a&&p&而三星不知道是执迷不悟还是怎么回事，&u&一味地追求防水、防尘等功能&/u&（跟iPhone血拼），从而加大了整体框架的密封度，将电池的空间进一步压缩，而三星本身存在的散热较差的问题不但没有得到控制，反而如虎添翼。再者，三星Note 7的背盖选用的是塑料，近机壳的横边才是金属设置，导热能力不如金属材质，散热就更别提了。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-9fe8f813bd7e95872e9aaa_b.jpg& data-rawwidth=&773& data-rawheight=&466& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&773& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-9fe8f813bd7e95872e9aaa_r.jpg&&&/figure&图片来自&a href=&http://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.youtube.com/watch%3Fv%3D_Cd2WIxKRDk& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&https://www.&/span&&span class=&visible&&youtube.com/watch?&/span&&span class=&invisible&&v=_Cd2WIxKRDk&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&&p&另外，三星使用1.2C倍率充电并不是超大电流，国内的厂家可以做到更高倍率而保证较为良好的热安全性。一般性而言，大电流、高倍率的充电问题有可能会因为内阻的存在而造成内热增加，之前Ceder因为9秒充电而造成的6层楼供暖的笑话大家应该耳熟能详，没看过的可以看这里：&a href=&https://www.zhihu.com/question//answer/& class=&internal&&电池快充的原理是什么？ - 土豆泥的回答 - 知乎&/a&&/p&&p&而热失控的引发因素可以分为外部与内部两种。&/p&&p&内部因素为：&/p&&p&1.电池生产制造组装过程中可能出现的缺陷从而引起的内短路；&/p&&p&2.电化学工艺不佳在严苛环境下出现的负极锂枝晶增长导致的内短路。&/p&&p&外部因素为：&/p&&p&1.应力、刺穿等不正常不规范使用导致的电池短路；&/p&&p&2.外部系统短路造成内部热量聚集；&/p&&p&3.外部热源引发固态电解质界面膜与正极材料的分解。&/p&&p&三星之前的拙劣公关做法就是将黑锅甩给“外部因素”，如果是“内部因素”，几乎就是承认打脸，此后还是在众多良心用户的督促与干预下才有所收敛，此回雇佣独立的三方检测以及顾问团队（Grey、Ceder和Cui Yi等）也有挽回颜面、重购人心的动机。&/p&&p&从三星这次事故的前前后后，最为醒目的就是技术上过于追求能量密度而导致的安全性能牺牲，可能也是要与iphone一争高低的架势让之前的各种潜在缺陷被无限放大，锂离子电池体系无比复杂，促使性能的提升必然进入零和游戏的范畴，尤其是考虑到目前相对成熟的各种体系，要想做到牵一发而不动全身几乎不太可能，那么此消彼长之下需要的是谨慎细致地考量电化学的整体配置，说句不好听的，目前为止，商用正极材料的能量密度可谓“百尺竿头”，要想更进一步，恐怕不如卖红薯，因此，很多商业性炒作的宣称显得格外耀眼，什么超速快充、积薄体验、超高容量、某某烯等等，在这里也希望大众们能带上太阳眼镜，看清本质。&/p&&p&参考资料：&/p&&p&&a href=&http://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.youtube.com/watch%3Fv%3DrrQQBo8Pv5A& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&https://www.&/span&&span class=&visible&&youtube.com/watch?&/span&&span class=&invisible&&v=rrQQBo8Pv5A&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&&br&&/p&&p&&a href=&http://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.youtube.com/watch%3Fv%3D_Cd2WIxKRDk& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&https://www.&/span&&span class=&visible&&youtube.com/watch?&/span&&span class=&invisible&&v=_Cd2WIxKRDk&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&&br&&/p&&p&Thermal runaway features of large format prismatic lithium ion battery using extended volume accelerating rate calorimetry&/p&&p&Experimental and theoretical analysis of a method to predict thermal runaway in Li-ion cells&/p&&p&Thermal-runaway experiments on consumer Li-ion batteries with metal-oxide and olivin-type cathodes&/p&&p&Thermal runaway caused fire and explosion of lithium ion battery&/p&&p&In-operando high-speed tomography of lithium-ion batteries during thermal runaway&/p&&p&18650
鋰離子電池之不同電壓與熱危害相關性研究 &/p&&p&------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------&/p&
Hi，这期的能源桌是土豆泥主持的。三星昨天发布了独立调查的结果，想看翻译的到这里：这里要说是对这个事件的一个整理与启发。三星的爆炸火种真是自己埋下的，追求极限设计和高能量密度点燃这把星星之火，生产问题只是负责火上浇油。另外，对于事故…
&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-7f05b225afba766ebfa420e_b.jpg& data-rawwidth=&555& data-rawheight=&370& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&555& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-7f05b225afba766ebfa420e_r.jpg&&&/figure&&p&声明：近来GOODENOUGH老先生的一篇固态电池的文章受到好多关注。因为一些原因，个人不太想分析评价GOODENOUGH老爷子的新作。特此强调。感谢大家支持理解。&/p&&br&&p&笔者在前作《电池明日之星——全固态电池发展现状和前景展望》（&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/p/?refer=liugwtiger& class=&internal&&电池明日之星--全固态电池发展现状和前景展望 - 知乎专栏&/a&）中，曾经主要基于消费电子产品的视角，全固态电池技术的发展情况进行了分析介绍。&b&在过去的近两年中，全固态电池技术又有了进一步的发展，而电动汽车-动力电池又是时下大家关注的热点。&/b&因此本文作为前作的续篇，将重点从动力电池这一角度切入，分析固态电池技术用于动力电池的优缺点。&br&&/p&&br&&p&在前作中，笔者曾经初步总结了全固态电池的优点与缺点，在这里再次概括分析如下：&/p&&br&&p&优势之一：轻——能量密度高。能量密度的提升原因首先在于使用的&b&电解液/质更少、更薄&/b&；然后固态电解质（尤其是以玻璃或陶瓷电解质为代表）大多数拥有较宽的电化学窗口，因此其可以&b&兼容更多高电压正极材料&/b&（比如高镍正极，镍锰尖晶石正极等）；&b&不仅如此，全固态电池良好的安全性（优势一）、高电压化还可以让电池管理系统BMS更为简化，&/b&因此最后装车的电池系统能量密度可以提高。&/p&&p&而在16年12月29日，财政部、科技部、工业和信息化部、发展改革委联合发布了《关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》，其中明确规定了动力电池补贴“增加动力电池系统的质量能量密度要求，不低于90Wh/kg，对高于120Wh/kg的按1.1倍给予补贴。”&b&可见高能量密度已经成为动力电池的发展方向，而在这方面，固态电池是有很大的发展空间和潜力的。&/b&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-f458bc35ec8a397b6a7ca_b.jpg& data-rawwidth=&660& data-rawheight=&330& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&660& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-f458bc35ec8a397b6a7ca_r.jpg&&&/figure&&p&传统电池与全固态电池电解质/液的对比&/p&&br&&p&优势之二：薄——体积小。小体积/高的体积能量密度的电池对于消费电子品的重要性无需多言，而对于动力电池来说，相对紧凑的体积仍然是非常重要的。&b&在传统锂离子电池中，隔膜和电解液加起来占据了电池中近40%的体积和25%的质量&/b&，而使用全固态体系，有望将这一部分的占比降低。不仅如此，目前业内几乎公认：负极如果想要锂金属化，使用具有良好力学和化学稳定特性的固体电解质将是有效可行的方案，这可以使电池能量密度与体积密度都得到明显提升。&/p&&p&此外在这里笔者必须强调：电池总有正负极，否则反应无法进行。从这个意义上说&b&，所谓的“无负极电池”的叫法是非常错误而且可笑的。&/b&此外，一切不敢公开自己体积相关的性能的电池，体积常常很大，实际应用中会有很多问题。不报体积参数的出发点也很简单，能量和功率一除以体积，数据就很难看了——报喜不报忧而已。&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-a077d67d8d49a_b.jpg& data-rawwidth=&931& data-rawheight=&702& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&931& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-a077d67d8d49a_r.jpg&&&/figure&&p&荒谬的“无负极电池”&/p&&br&&p&优势之三：柔性化的前景。柔性电池对于消费电子产品具有非常重要的意义，但是对于动力电池来说，这并不是主要需要关注的问题。如果有读者对此方面的内容感兴趣，可以参考笔者的文章《柔性电化学储能器件研究进展》，储能科学与技术，2017，Vol. 6，Issue (1): 52-68。&/p&&br&&p&优势之四：更安全，可靠性更优。消费电子产品电池用量很少，但是一个手机爆炸事件就让大家议论纷纷&b&。而一台电动汽车的电池用量是一个手机的千倍以上，电池使用极量大。相比于消费品电池&/b&，动力电池服役环境更为复杂，又与人息息相关，因此其安全一直是重中之重，无论多重视也不为过。目前动力电池发展有几个矛盾，比如能量密度提升VS安全性能的保持就是特别典型的一对：三元材料在这方面就是前者有提升，后面让人有担忧的典型；而磷酸铁锂安全性不错，能量密度却已临近“天花板”，同样让人纠结。&b&我国近年来的电动汽车方面的政策已经逐渐明朗化，要求提升动力电池能量密度&/b&，然而在电池高能量密度化，同时要求倍率性能提升背景下，对于电池安全性能的要求只会越来越苛刻。固态电池有望从根本上解决锂枝晶生成、电极材料与电解液存在复杂反应等一系列问题，&b&这样可以明显提升电池服役寿命和使用过程中的可靠性，因此十分重要。&/b&&/p&&br&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-d19bcb6ba474ff276baee90_b.jpg& data-rawwidth=&553& data-rawheight=&191& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&553& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-d19bcb6ba474ff276baee90_r.jpg&&&/figure&&p&锂枝晶生成，产生内短路，是电池失效的重要原因&/p&&br&&p&说完优点，再说缺点。&/p&&br&&p&问题之一：快充不现实。笔者在这里想做一下修正——&b&其实用“比较难”来描述固态电池快充更为贴切。&/b&相比于液态电解质（电导率大多位于10-2S/cm~10-3S/cm），固态电解质的性能则要分散的多，从消费电子产品用的最多的溅射工艺制备的LiPON薄膜(10-5~-6S/cm)到与液态电解质性能可以媲美的硫系材料都有，而目前成熟度最高的BOLLORE的PEO基电解质的固态动力电池（已经商用），其工作温度要求要在60~80℃&b&，原因为何？很简单，电解质室温下离子导电性能不佳，只好提高温度使用。&/b&不仅如此，对于电池来说，加热需要的能量也只来自于自己的储能，因此这会影响续航里程（冬天不敢开空调取暖是现在电动汽车使用的一个非常实际的问题）。综合以上不难看出，固态电池有倍率性能很低的LiPON系列电池（实际上氧化物体系的电解质普遍倍率性能不佳），也可以基于硫系高性能电解质做出倍率性能还不错的固态锂硫电池，&b&但是总体来说，作为动力电源使用，固态电池在倍率性能方面还是有很多挑战的&/b&。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-73eafe37c_b.jpg& data-rawwidth=&509& data-rawheight=&589& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&509& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-73eafe37c_r.jpg&&&/figure&&br&&p&典型电解质的电导率-温度变化曲线&/p&&br&&p&问题之二：与快充紧密相关的下一个问题：界面。对于传统锂电池来说，电解液与电极材料之间的界面会发生复杂的电化学反应，而在此处是固-液界面，传质等过程总体来说比较顺畅。然而到了全固态电池，这个问题就变的比较麻烦了。全固态电池在此处的界面是固-固状态，这里就涉及到了几个核心的材料学问题：界面的润湿、结合、热膨胀匹配，而且这些不只是单纯的科学层面上的挑战——如果固态电池最后要用到汽车上，必须要解决从实验室到工程应用中的一系列问题。比如——&/p&&p&1）硫系电解质惧怕水气，如果电池出现意外沾了水怎么办？&/p&&p&2）很多电解质与锂金属并没有良好的润湿性，生成的界面接触不良，带来了很大的接触电阻——你电解质电导倒是够高，界面电阻超级大，木桶短板出现在这里，因此快充仍然受到了影响需要解决。&/p&&p&3）还有电解质对锂负极以及正极材料存在不稳定的现象，必须要进行改性或者界面优化，才能稳定使用&/p&&p&4）……&/p&&p&因此，还有好多问题需要解决，总体来说，对于全固态电池的研发来说，&b&核心一在于电解质材料本身，二在于界面性能的调控与优化。&/b&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-2feb35fcb37dd2bf69ca611e392c0164_b.jpg& data-rawwidth=&796& data-rawheight=&594& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&796& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-2feb35fcb37dd2bf69ca611e392c0164_r.jpg&&&/figure&&p&通过沉积工艺改善固态电解质与锂的界面接触&/p&&br&&br&&p&问题之三：成本依然偏高，制备工艺不够成熟，电池服役数据收集不全面。全固态电池是未来的重要发展方向已经是业内的共识，但是其技术离成熟还比较远，各家企业都在努力探索合适的制备技术。其实不难发现，&b&全固态电池的电解质制造，固-固界面优化两个核心问题就足够让电池的制备技术与传统锂电池产生较大的差别&/b&。该领域技术仍不成熟，设备仅还处于探索阶段，目前只能小规模试制的固态电池，所以固态电池想要大规模使用（在电动汽车上），在综合成本、制备工艺、规模效应降低成本方面还有很多的路要走——但是换一个角度考虑，也说明了有很多的机会，可能是一个动力电池行业的增长点和重要突破口。因此目前已经有相当多的国内外的工业巨头公司、START-UPS正在积极从事这方面技术的开发。&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-bbeee68dd3e6_b.jpg& data-rawwidth=&600& data-rawheight=&662& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&600& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-bbeee68dd3e6_r.jpg&&&/figure&&p&全球全固态电池企业研发的分布图 （&a href=&http://link.zhihu.com/?target=http%3A//www.d1ev.com/46544.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&宁德时代柳娜：EV用固态锂电池研发进展及挑战-第一电动网&/a&）&/p&&br&&p&发展方向与前景&/p&&p&在文章《固态锂电池研发愿景与策略》中，中科院物理所李泓老师和中科院宁波材料所许晓雄老师指出了固态电池的发展路线图。概括一下，从液态电解质到全固态电池的发展是要经历一个过程的：电解质中的电解液含量将逐步下降，从开始的凝胶电解质（如PEO）体系逐渐向半固态发展，最终过渡到真正的全固态电池。而在这一过程中，使用的负极材料也将不断深化，预锂化负极，乃至无数科学家们已经探索多年的锂金属负极将成为我们的最终目标。在此过程中，电池的能量密度才能最终达到350，乃至500Wh/kg的愿景。&/p&&br&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-4e915fef52bd_b.jpg& data-rawwidth=&866& data-rawheight=&401& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&866& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-4e915fef52bd_r.jpg&&&/figure&&p&从液态锂离子到全固态金属锂电池逐步发展路线图&/p&&p&A roadmap from tranditional lithium ion batteries to solid-state lithium batteries&/p&&br&&p&实际上，做出几块原型电池还好，量产的电池想要达到350Wh/kg并不容易。四部委最近刚刚印发的《促进动力电池产业发展行动方案》中，明确2020年，锂离子动力电池单体要达到300Wh/kg，这对于动力电池来说绝非易事，&b&而固态电池技术很可能是为数不多的有希望的解决方案&/b&。在此，我们也呼吁社会各界有识之士，共同参与、支持固态动力电池事业的发展，为中国制造的升级贡献自己的一份正能量，协助民族工业更好的腾飞。&/p&&br&&p&致谢&br&&/p&&p&感谢中科院宁波材料所许晓雄老师对本文提出的修改意见。&/p&&br&&p&声明&/p&&p&本文已经首发至第一电动 &a href=&http://link.zhihu.com/?target=http%3A//www.d1ev.com/49692.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&动力电池重要发展方向--全固态电池发展现状和前景展望（II）-第一电动网&/a&，转载请联系第一电动和作者本人。&/p&&br&&p&参考文献：&/p&&p&&a href=&http://link.zhihu.com/?target=http%3A//www.d1ev.com/43640.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&CATL研究院梁成都：全固态动力电池的商品化还需要3-5年-第一电动网&/a&&br&&/p&&p&&a href=&http://link.zhihu.com/?target=http%3A//www.d1ev.com/46544.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&宁德时代柳娜：EV用固态锂电池研发进展及挑战-第一电动网&/a&&br&&/p&&p&&a href=&http://link.zhihu.com/?target=http%3A//www.d1ev.com/47705.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&固态锂金属电池或为下一代动力电池方向 宁德时代已投入研发&/a&&/p&&p&&a href=&http://link.zhihu.com/?target=http%3A//m.d1ev.com/49300.html%3Ffrom%3Dgroupmessage& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&宝马丰田们都在研究全固态锂离子电池，它的发展现状和商业化前景如何？ - 第一电动网&/a&&/p&&p&&a href=&http://link.zhihu.com/?target=https%3A//chargedevs.com/newswire/bollores-electric-bluecar-with-novel-solid-state-batteries-coming-to-london/& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Bolloré’s electric Bluecar, with novel solid-state batteries, coming to London&/a&&br&&/p&&p&全固态锂电池界面的研究进展，储能科学与技术，）&/p&&p&固态锂电池研发愿景与策略，储能科学与技术，）&/p&&p&Negating interfacial impedance in garnet-based solid-state Li metal batteries，NATURE MATERIALS，DOI: 10.1038/NMAT4821&/p&
声明：近来GOODENOUGH老先生的一篇固态电池的文章受到好多关注。因为一些原因，个人不太想分析评价GOODENOUGH老爷子的新作。特此强调。感谢大家支持理解。 笔者在前作《电池明日之星——全固态电池发展现状和前景展望》（
已更新彩蛋&br&我来说几个电池领域的研究进展（不要走开，&b&后面有彩蛋&/b&）：&br&1. &b&一种更好的铝离子电池&/b&：&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/aaf6d39ed5c02de4d3a9_b.jpg& data-rawwidth=&899& data-rawheight=&461& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&899& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/aaf6d39ed5c02de4d3a9_r.jpg&&&/figure&图片摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.nature.com/nature/journal/v520/n7547/full/nature14340.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&An ultrafast rechargeable aluminium-ion battery :
Nature Publishing Group&/a&&br&下载地址：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.nature.com/nature/journal/v520/n7547/pdf/nature14340.pdf& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&http://www.&/span&&span class=&visible&&nature.com/nature/journ&/span&&span class=&invisible&&al/v520/n7547/pdf/nature14340.pdf&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&&br&&br&简要介绍：&br&&blockquote&铝的低成本和有用电气性质表明，铝离子充电电池也许能提供可行的、安全的电池技术，但阴极材料方面的问题、循环性能差的问题和其他相关问题始终未能解决。在这篇论文中，Hongjie Dai及同事描述了一种铝离子电池，它能在一分钟内充电，同时与以前文献中报告的电池相比循环寿命也大大提高，而且容量几乎没有衰减。这种电池利用一种非可燃性离子液体电解质、通过铝的电化学沉积和溶解以及氯铝酸盐阴离子向一种新型3D石墨泡沫阴极内的嵌入/脱嵌来工作。&/blockquote&摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.natureasia.com/zh-cn/nature/highlights/62782/& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&《自然》 要览：一种更好的铝离子电池&/a&&br&&br&国内媒体的报道：&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/56f77ea22c2c8f2a9ceeab3bd230618e_b.jpg& data-rawwidth=&517& data-rawheight=&579& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&517& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/56f77ea22c2c8f2a9ceeab3bd230618e_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/3dad4effc53daf_b.jpg& data-rawwidth=&647& data-rawheight=&112& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&647& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/3dad4effc53daf_r.jpg&&&/figure&图片摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//news.sciencenet.cn/htmlnews/567.shtm& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&http://&/span&&span class=&visible&&news.sciencenet.cn/html&/span&&span class=&invisible&&news/567.shtm&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&&br&&br&知乎科普贴+打脸贴：&br&&blockquote&这个电池的容量和能量密度还是很低，比起锂电池差太远（铝太重了）。而且以牺牲性能为代价的如此快速充放电，真有那么必要？上一次(09年）MIT Ceder的那篇关于磷酸铁锂的快速充放电的nature文章（巧的是那篇也用到是ultrafast）后来引起很大争议，来来回回争论了好久（被锂电中最大牛的Goodenough批）。但大家公认是电池如此快速充放电在原理上可行，实际上一点也不可行。其他不说，安全隐患大大增加（也就是起火燃烧爆炸的几率大大增加）。&/blockquote&全文请戳：&a href=&https://www.zhihu.com/question//answer/& class=&internal&&如何看待近日《自然》刊登戴宏杰教授在铝电池上的工作？ - 哥淡定的回答&/a&&br&&br&2.&b&介孔少层碳超级电容器&/b&&br&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/bb94ff6a0b51c7c66584_b.jpg& data-rawwidth=&789& data-rawheight=&582& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&789& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/bb94ff6a0b51c7c66584_r.jpg&&&/figure&图片摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.sciencemag.org/content/350/.abstract%3Fsid%3Dc9-b-7ca& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Nitrogen-doped mesoporous carbon of extraordinary capacitance for electrochemical energy storage&/a&&br&下载地址：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.sciencemag.org/content/350/.full.pdf%3Fsid%3Dc9-b-7ca& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Science Magazine: Sign In&/a&&br&&br&简要介绍：&br&&blockquote&超级电容器是重要的新型储能器件，具有功率密度高、循环寿命长和安全可靠等特点。目前超级电容器已应用于混合电动汽车、大功率输出设备等，形成一个非常可观的市场规模，近年来保持近20%的全球增长率。但现有超级电容器仍受限于低能量密度（商用活性炭：5–7瓦时/公斤），远不如锂电池（&80瓦时/公斤），原因在于较低的比容量（&250法拉/克）。而同属炭族的石墨烯，因拥有高比表面积、优良导电率和稳定化学结构特点，久为研发热点，并有望成为下一代高性能超级电容器的理想电极材料。&strong&中国科学院上海硅酸盐研究所的研究团队&/strong&合成了一种氮掺杂有序介孔类石墨烯碳，&strong&材料电化学储电的比容量高达855法拉/克&/strong&；组装成的对称器件能&strong&快速充电和快速放电&/strong&，不亚于商用碳基电容器。&/blockquote&摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.x-mol.com/news/1585& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&《Science》报道黄富强课题组介孔少层碳超级电容器的研究进展&/a&&br&&br&媒体报道：&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/25b5a55985defcdf2fe233f_b.jpg& data-rawwidth=&1279& data-rawheight=&487& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1279& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/25b5a55985defcdf2fe233f_r.jpg&&&/figure&图片摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//inews.ifeng.com//news.shtml& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&中国科学家研制出石墨烯超强电池：充电7秒续航35公里&/a&&br&&br&知乎科普贴+打脸贴：&a href=&https://www.zhihu.com/question//answer/& class=&internal&&如何解读新闻「中国科学家研制出石墨烯超强电池：充电 7 秒续航 35 公里」？ - 弗雷刘的回答&/a&&br&&br&&blockquote&对于很多事情，&b&大多数人&/b&&b&宁要虚假的希望，也不要残酷的真相&/b&。我从不拒绝想像力，这也是推动人类社会前进的重要动力，但是你不能指望这个东西万能，套进来就能推动一个行业的发展，要不然你用互X网思维给我做个电池试试？电池技术发展的确比较缓慢，这需要我们大家一起踏实把事情做好，&b&而不是天天指着满天飞的噱头来解决生活中的问题&/b&。&b&看看日本做电池的那种匠人精神，这永远是值得我们学习的。&/b&&/blockquote&&p&摘自：&a href=&https://www.zhihu.com/question//answer/& class=&internal&&石墨烯，尤其是石墨烯电池的未来前景如何？ - 弗雷刘的回答&/a&&br&&/p&&br&&p&3.&b&呼吸电池&/b&&/p&&p&听着是不是有点酸爽？&br&&/p&&p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/a18ffab7ebff7edd7d7699_b.jpg& data-rawwidth=&341& data-rawheight=&436& class=&content_image& width=&341&&&/figure&图片摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.sciencemag.org/content/350/.abstract& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Cycling Li-O2 batteries via LiOH formation and decomposition&/a&&/p&&p&下载地址：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.sciencemag.org/content/350/.full.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Science Magazine: Sign In&/a&&/p&&br&&p&简要介绍：&/p&&blockquote&&p&早期锂-空气电池设计的另一个问题是反应性高的锂金属阳极会与电解液反应并遭到破坏，而且反应产物会覆盖锂阳极并使其失活。不过，这个问题似乎并没有在Grey的电池中发生。Grey说，她们的电池在充放电数百次后，其性能仅略有下降。她估计，&strong&她的团队设计的电池的单位质量存储能量密度比当今一些电动汽车（比如特斯拉汽车）用的锂离子电池至少高5倍&/strong&。&br&&/p&&p&······&/p&&p&这种电池的&strong&另一个创新之处是用于阴极的材料&/strong&。许多以前的锂-空气电池使用了各种形式的多孔碳，但Grey和她的同事的电池含有一种较新的材料，称为&strong&还原态石墨烯氧化物&/strong&——一种单原子厚度的纯碳薄层，从石墨上揭下，通过氧化再还原获得高度多孔的结构。&/p&&/blockquote&&p&摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.x-mol.com/news/1236& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&呼吸电池登《Science》封面，将引爆技术革命&/a&&/p&&br&&p&媒体报道：&/p&&p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/63cf6ccde238_b.jpg& data-rawwidth=&672& data-rawheight=&558& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&672& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/63cf6ccde238_r.jpg&&&/figure&摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.hbzhan.com/news/detail/101557.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&充电一次可开650公里 呼吸电池研究获重大突破&/a&&/p&&br&&p&知乎科普贴+打脸贴：&/p&&br&&blockquote&对于这篇文章报道的成果来说，其实还是在用Li-O2的老梗。&b&对于动辄上万的容量，高达5000多的能量密度，建议还是忽略为好。&/b&虽然次此文中计算容量精确了很多，但只算石墨烯电极的质量（只有大概0.01mg)，用这么小的分母来除，算出的质量容量mAh/g有多大就可想而知了。不考虑所有生成物的质量，不考虑过量锂的要求，不考虑氧气钢瓶的质量（姑且认为氧气质量为0吧），只这样计算出的超大容量只是为了忽悠外行吧。如果说这样就能让电池和碳氢化合物的能量密度相媲美了，那简直就是耍流氓。这一点已经被业内早就批透了，但遗憾的是似乎然并卵。。。&/blockquote&全文请戳：&a href=&https://www.zhihu.com/question//answer/& class=&internal&&如何评价剑桥大学 Clare P. Grey 教授提出的高性能锂氧电池？ - 哥淡定的回答&/a&&br&还有一篇锂空气电池的长答案：&a href=&https://www.zhihu.com/question//answer/& class=&internal&&锂空气电池的工作原理究竟是什么？ - 哥淡定的回答&/a&&br&&br&4. &b&镁电池突破、锂硫电池进展&/b&&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/0e33a73fe17dbcf03fa35c095921abb5_b.jpg& data-rawwidth=&539& data-rawheight=&390& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&539& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/0e33a73fe17dbcf03fa35c095921abb5_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/9fa687aeee06c559d23219e_b.jpg& data-rawwidth=&496& data-rawheight=&419& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&496& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/9fa687aeee06c559d23219e_r.jpg&&&/figure&&br&图片摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.5b07820& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Enhancing the Reversibility of Mg/S Battery Chemistry through Li&/a&&br&下载地址：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.5b07820& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Enhancing the Reversibility of Mg/S Battery Chemistry through Li&/a&&br&&br&简要介绍：&br&&blockquote&王春生教授和他的研究团队一起来解决这个难题。他们从锂硫电池的类似机理中得到启发，认为如果在&b&电解质中加入锂离子，就可能与多硫化镁反应使其变得可溶，&/b&从而阻止镁阳极材料的损耗。他们于是尝试着在镁硫电池的电解质中加入锂盐，结果正如所料：电池寿命大大延长，现在可以充放电达到30次了。尽管这个记录还远未达到实际应用的程度，但已经比之前大大提高了。&/blockquote&摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.x-mol.com/news/1128& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&下一代电池，《JACS》报道镁电池技术突破&/a&&br&&br&Aurbach（以色列电化学大牛）有话说：&b&由于需要加入锂盐，王春生研究团队的镁硫电池的电解质的体积会更大一些，这可能会影响这种电池的整体能量密度。&/b&&br&&br&&br&&b&知乎上目前还没找到科普贴。&/b&&br&&br&&br&&b&锂硫电池进展:&/b&&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/bfaccfb5ca8c6_b.jpg& data-rawwidth=&439& data-rawheight=&440& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&439& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/bfaccfb5ca8c6_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/30d7aacf0dccfe9d298e44a_b.jpg& data-rawwidth=&531& data-rawheight=&458& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&531& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/30d7aacf0dccfe9d298e44a_r.jpg&&&/figure&图片：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.nature.com/ncomms//ncomms6682/full/ncomms6682.html& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&http://www.&/span&&span class=&visible&&nature.com/ncomms/2015/&/span&&span class=&invisible&&150106/ncomms6682/full/ncomms6682.html&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&&br&地址：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.nature.com/ncomms//ncomms6682/pdf/ncomms6682.pdf& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&http://www.&/span&&span class=&visible&&nature.com/ncomms/2015/&/span&&span class=&invisible&&150106/ncomms6682/pdf/ncomms6682.pdf&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&&br&&br&&br&&b&简要介绍：&/b&&br&&blockquote&&p&加拿大滑铁卢大学的化学家研制出了一种保护阴极硫的方法。二氧化锰纳米层被用来捕获可溶性的多硫化物，其与阴极硫还原后首先形成的可溶性锂多硫化物反应，在表面上将其转化为不可溶的硫代硫酸化合物，然后进一步和其它多硫化物反应，&b&将它们通过歧化反应还原为不可溶的硫化锂，从而阻止了阴极材料的流失。&/b&实验结果表明，这种新电池能够充放电2000次以上（如果每两天充放电一次，可以用至少10年），解决了关键的电池寿命问题。&/p&&p&除了二氧化锰纳米材料之外，氧化石墨烯材料也表现出了类似的阴极硫保护能力。&/p&&/blockquote&&p&摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.x-mol.com/news/92& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&电池新技术或可助电动汽车突破瓶颈&/a&&/p&&br&&p&知乎上有一篇贴子：&/p&&p&&a href=&https://www.zhihu.com/question//answer/& class=&internal&&锂硫电池？ - Lean Gerry 的回答&/a&&br&&/p&&br&&br&&br&&b&以上被引用的作者如果要求删除，请联系答主，谢谢。&/b&&br&&br&&br&&b&下面是一些2015年被Highlight的文章，目前知乎上都没有科普贴，我抛砖一下：&/b&&br&&br&&br&5.细菌电池，可协助处理重金属污染：&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/aa85ba9318f96dbe149d96b44b5f3226_b.jpg& data-rawwidth=&733& data-rawheight=&600& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&733& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/aa85ba9318f96dbe149d96b44b5f3226_r.jpg&&&/figure&&br&图片摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.sciencemag.org/content/347/.abstract& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Redox cycling of Fe(II) and Fe(III) in magnetite by Fe-metabolizing bacteria&/a&&br&下载地址：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.sciencemag.org/content/347/.full.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Science Magazine: Sign In&/a&&br&&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/d6b62fe731b4ca3f38689_b.jpg& data-rawwidth=&430& data-rawheight=&319& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&430& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/d6b62fe731b4ca3f38689_r.jpg&&&/figure&&br&图片摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.x-mol.com/news/294& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&《Science》：细菌电池，可协助处理重金属污染&/a&&br&&br&简要介绍：&br&&blockquote&德国、英国和美国的科学家团队将存在于土壤和水中的细菌与磁铁矿共同培养，并控制光线照射量。通过磁、化学和矿物学分析方法，该研究小组发现，在模拟白天的光照条件下，&b&二价铁氧化细菌&/b&（&em&Rhodopseudomonas palustris&/em&）&b&可以利用光能氧化磁铁矿&/b&(Fe3O4)纳米颗粒中的Fe(II)；在夜间条件下，三价铁还原菌(&em&Geobacter sulfurreducens&/em&)开始发挥作用，逆转白天的氧化过程。&b&这种氧化-还原过程伴随着电子的转移&/b&，也就是说，磁铁矿中的二价和三价铁离子分别扮演电子供体和受体的角色，在细菌的“帮助”下，磁铁矿就是一个&b&“天然电池”&/b&。&br&该文另一个共同作者Andreas Kappler说：“这个有趣的发现可能会被用到&b&地球化学领域&/b&，最近的工作已经开始使用磁铁矿处理有毒金属，例如，&b&磁铁矿可以使毒性强的六价铬还原到毒性较小的三价铬，然后将其固定到磁铁矿晶体中&/b&。这些还原细菌有可能增强磁铁矿清理有毒金属的效果，不过我们现在也只是处于了解这一生物工程效果的早期阶段。”&/blockquote&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/d7737e3bca99fcd5249ce0_b.jpg& data-rawwidth=&601& data-rawheight=&307& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&601& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/d7737e3bca99fcd5249ce0_r.jpg&&&/figure&&br&摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.x-mol.com/news/294& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&《Science》：细菌电池，可协助处理重金属污染&/a&&br&&br&6.&b&燃料电池迎技术突破&/b&&br&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/87abaaf510061afb42fd0200c09cdf20_b.jpg& data-rawwidth=&524& data-rawheight=&421& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&524& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/87abaaf510061afb42fd0200c09cdf20_r.jpg&&&/figure&图片摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.sciencemag.org/content/348/.abstract& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&High-performance transition metal&/a&&br&下载地址：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.sciencemag.org/content/348/.full.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Science Magazine: Sign In&/a&&br&&br&简要介绍：&br&&blockquote&最近}
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【精简系统】告诉你app里面的程序都是做什么的收藏
一楼敬原创作者我是一名搬运工啊，搬运工~~~~
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肿么木有人看你呢？
辛苦了，我看完了。
真不错，谢谢你的分享
反正不该删的也删了
谢谢楼楼啦
这个太好了
找了好久的了！太感谢啦
这么好的帖子埋没了，真可惜啊
登录百度帐号发生氧化还原反应了&br&修改下，&br&想认真回答下问题，不过还是懒得手写，放截图&br&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/2eb95d62c_b.jpg& data-rawwidth=&942& data-rawheight=&339& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&942& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/2eb95d62c_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/92e8a1afebbf2b4db6ccb8cd_b.jpg& data-rawwidth=&640& data-rawheight=&400& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&640& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/92e8a1afebbf2b4db6ccb8cd_r.jpg&&&/figure&&br&这个答案来自小木虫&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//emuch.net/bbs/viewthread.php%3Ftid%3D1876550& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&【交流】电化学测试方法：循环伏安法答疑、解惑、讨论帖【更新下载链接在一楼】&/a&
发生氧化还原反应了 修改下， 想认真回答下问题，不过还是懒得手写，放截图 这个答案来自小木虫
首先，对聚合物电池做一个阐述，聚合物电池是指电池的正极、负极和电解质有一项或者多项由高分子作为材料的电池系统（这里主要是想吐槽下很多人在知乎里还一直只说电解质），当然就目前而言，主要是将聚合物引入电解质（最多）和正极材料。要说如何迁移的，我觉得相对于液态电解质其特殊处主要在隔膜部分，而对于一些聚合物电池里面是有液态电解质的（由此反对这位@程前 的答案），对于隔膜将从两种情况来讲。&br&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/c65b1373ced535d247e687a4642ebebd_b.jpg& data-rawwidth=&524& data-rawheight=&253& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&524& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/c65b1373ced535d247e687a4642ebebd_r.jpg&&&/figure&引用自：Zhu, Y.S.et al. Cheap Glass fiber mats as a matrix of gel polymer&br&electrolytes for lithium ion batteries.Sci. Rep.3, 3187; DOI:10.1038/srep0).&br&
对于这类凝胶电解质，即在隔膜上做文章，将PVDF涂在隔膜上，使隔膜孔隙变小，也是使空隙能够使Li+通过，而不让其他离子通过，其通道较液态电解质较窄而较固态电解质更大；&br&
对于全固态的聚合物电解质，Li+传输是由于固态电解质或因其晶体中的&b&点缺陷，&/b&或因其特殊结构而为离子提供快速迁移的通道，Li+是通过这些通道进行传输（通过）和扩散（留在电解质里）的。&br&
所以，聚合物电解质里是可能有液态电解质的。&br&其次，如果要深究这个问题，那就要考虑到不同的聚合物材料和离子传输模型了。&br&传输模型主要是一些电化学模型，主要的如下：&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/ffe1c6438ffe270cf93e1_b.jpg& data-rawwidth=&619& data-rawheight=&229& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&619& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/ffe1c6438ffe270cf93e1_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/b416cb24e_b.jpg& data-rawwidth=&636& data-rawheight=&523& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&636& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/b416cb24e_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/a43c8edcb5b9e4b3e90ae_b.jpg& data-rawwidth=&632& data-rawheight=&362& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&632& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/a43c8edcb5b9e4b3e90ae_r.jpg&&&/figure&引自——&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.chinacpps.cn/HTML/2231_2.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&锂离子电池聚合物电解质导电机理&/a&,《化学与物理电源系统》&br&先讲讲普通锂离子电池的传输，根据多孔电极理论：&br&电池内部的电极区域可分为两相，固体颗粒组成固相；固体颗粒间的空隙充满电解液，为溶液相)在充电过程中，电流由正极集流体导入，在正极活性物质颗粒与电解液界面发生电化学反应，Li+从正极活性物质中脱出，导致正极固相颗粒表面
Li+浓度降低，使颗粒内部与表面间出现浓度差异，导致Li+产生从颗粒内向外的固相扩散；而同时由颗粒表面电化学反应生成的Li+进入空隙间的电解质溶液中，使溶液相中界面区域的局部浓度提高，使溶液相内部产生浓度差异，导致Li+产生从内向外的扩散与迁移)而在负极区域，由于负极颗粒与电解液中的Li+发生电化学反应，消耗了溶液相中的Li+，使溶液相局部Li+浓度降低，产生浓度差异，导致
LI+在溶液相中产生由外向内的扩散与迁移；同时在负极颗粒表面发生电化学反应，嵌入Li+，使颗粒内部出现浓度差异，导致Li+在颗粒内部产生从外向内的固相扩散)在隔膜处，由于正极与负极过程导致的浓度差异，导致该区域的Li+产生从正极到负极的扩散与迁移)放电过程则与上述过程相反。&br&Thomas F. Fuller和* Marc Doyle等人建立了以石墨为负极材料的模型（图1，若深入研究理论请参考Doyle的几篇文章），从单个Li+来说，Li+的穿透遵循多孔电极理论，对于多个Li+，会由于放电倍率，电解液浓度，过充过放以及材料颗粒大小的问题， 使穿透深度有一定限制，并会在传输过程中会在金属Li表面形成SEI钝化膜影响Li+传输，放电梯度如图2&br&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/278e0aa6f7_b.jpg& data-rawwidth=&390& data-rawheight=&446& class=&content_image& width=&390&&&/figure&&br&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/dceb9a1c22a8e3cedaad69d_b.jpg& data-rawwidth=&396& data-rawheight=&281& class=&content_image& width=&396&&&/figure&&br&对于凝胶或者电解质的聚合物隔膜，如下图：&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/af35fe86e8fe2fee3fdce5_b.jpg& data-rawwidth=&347& data-rawheight=&269& class=&content_image& width=&347&&&/figure&凝胶电解质这块好像没有看到相关的机理文献报道（有请告知），不过了解的应该都知道，其活性材料机理和液态锂电池类似，电解质处介于与液态电解质与纯固态电解质之间，既有Li+在液态之中的快速传输，也有&b&Li+在固态隔膜中迁移、锂盐解离，Li+与盐结合，和Li+扩散过程，&/b&由于凝胶电解质的不能像也太一样浸润活性材料以及导电性的问题，传输深度有限（这也是为啥都做的那么薄不过现在Multi-Layer好像说是解决了这个问题）。&br&&br&干态电解质是最早研究的一种电解质材料（PEO系列）：1个 Li+ 与4个O原子络合。通电以后，主要是聚合物中非晶部分的链段运动导致Li+的“解络合—再络合”过程的反复进行而促使离子载&br&流子快速迁移。&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/f4c18f61c4aaec45dfa81_b.jpg& data-rawwidth=&615& data-rawheight=&201& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&615& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/f4c18f61c4aaec45dfa81_r.jpg&&&/figure&还有不少其他的模型，参见&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.chinacpps.cn/HTML/2231_1.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&锂离子电池聚合物电解质导电机理&/a&。&br&对于这个模型的分析请参考M. Doyle, T. Fuller, and J. Newman. “Modeling of galvanostatic charge and discharge of the lithium/polymer/insertion cell,” J. Electrochemical Soc., vol. 140, pp. , 1993.&br&其实，我也只能使抛砖引玉的讲一讲聚合物隔膜传输这一块的一些知识，毕竟我看的还是有限，如果有新的东西，请私信我文章。然后，Jianyu Huang和Yi Cui等华人做了很多相关的原位研究讲解Li+如果在正极材料和负极材料迁移的原位电镜研究证据，这又是一篇很大的篇幅，而且关于正负极材料的传输机制，也有很多有意思的东西，如果下次有人问，我再写点，用了半个月的时间查的一些资料，希望对大家有帮助。
首先，对聚合物电池做一个阐述，聚合物电池是指电池的正极、负极和电解质有一项或者多项由高分子作为材料的电池系统（这里主要是想吐槽下很多人在知乎里还一直只说电解质），当然就目前而言，主要是将聚合物引入电解质（最多）和正极材料。要说如何迁移的，…
&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-fa63b95da42b25ae528e_b.jpg& data-rawwidth=&615& data-rawheight=&429& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&615& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-fa63b95da42b25ae528e_r.jpg&&&/figure&&p&Hi，这期的能源桌是土豆泥主持的。&/p&&p&三星昨天发布了独立调查的结果，想看翻译的到这里：&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/p/& class=&internal&&知乎专栏&/a&&/p&&p&这里要说是对这个事件的一个整理与启发。&/p&&p&三星的爆炸火种真是自己埋下的，追求极限设计和高能量密度点燃这把星星之火，生产问题只是负责火上浇油。另外，对于事故极不负责的态度也是令人嫌恶的地方之一，竟然把事先生产好的代产版电池（）用作第一次召回后再次发售的电池（），而不是把所有电池研究调查一番再行发售。另外，我把昨天发布会内容的翻译摘录放在正文的最后。&/p&&p&三星使用的正极材料，根据Jerry Rig Everything（Youtube上面很火的装置解构频道）的视频信息可以发现：&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-9babd5f5098b_b.jpg& data-rawwidth=&957& data-rawheight=&1007& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&957& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-9babd5f5098b_r.jpg&&&/figure&截图摘自&a href=&http://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.youtube.com/watch%3Fv%3DrrQQBo8Pv5A& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&https://www.&/span&&span class=&visible&&youtube.com/watch?&/span&&span class=&invisible&&v=rrQQBo8Pv5A&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&&p&三星很有可能使用的是4.4VLCO（4.4V-钴酸锂），这种材料需要更高的热处理工艺，并且需要一定改性：表面包覆以及体相掺杂。鉴于这个体系现在的成熟度，热稳定性方面是可以得到保障的，不过我还是需要强调一下。&/p&&p&热稳定性的危害可以由五个具体指标体现：放热起始温度（onset temperature，&img src=&http://www.zhihu.com/equation?tex=T_%7B0%7D+& alt=&T_{0} & eeimg=&1&&）、最高温度（maximum
temperature，&img src=&http://www.zhihu.com/equation?tex=T_%7Bmax%7D+& alt=&T_{max} & eeimg=&1&&）、最高压力（maximum pressure，&img src=&http://www.zhihu.com/equation?tex=P_%7Bmax%7D+& alt=&P_{max} & eeimg=&1&&）、自升温速率（self-heating
rate，&i&dT/dt&/i&）以及自升压速率（pressure
rise rate，&i&dP/dt&/i&）。而电压越高，失控的容易程度越大。下面的数据全部来自&b&《&/b&&b&18650鋰離子電池之不同電壓與熱危害相關性研究&/b&&b&》&/b&。&/p&&p&这是钴酸锂18650电池在三个不同充电电压下（3.7V、3.9V以及4.2V）的差示扫描量热曲线（DSC Curve）：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-fb5c7c492ed16fa6d0ca5_b.jpg& data-rawwidth=&479& data-rawheight=&385& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&479& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-fb5c7c492ed16fa6d0ca5_r.jpg&&&/figure&一般来说，锂离子电池的正极与会电解液发生反应，因此在DSC上通常表现为两个峰，两个放热峰。第一个波峰为正极材料表面发生热分解后所产生的热量，温度约在80~120℃，第二波峰则为正极材料与电解液受热后，正极材料结构变化所产生相变化后，所产生的材料主放热波峰，温度约在200~220℃，这也是热失控发生的温度段。从上图中，我们可以察觉出高电压（4.2V）充电态较低电位状态（3.9V）的正极材料的放热起始温度（&img src=&http://www.zhihu.com/equation?tex=T_%7B0%7D+& alt=&T_{0} & eeimg=&1&&）要提前一些，当不同电压的锂离子迁出后，结构就不相同，迁出的锂离子越多，材料容易在较低温度产生结构崩解前，当不同电压的锂离子迁出后，结构就不相同，脱出的锂离子越多，材料容易在较低温度产生结构的土崩瓦解。&p&由3.7V至4.2V的ΔH分别为323.76J/g、560.99J/g、637.88J/g。由此可知，当我们的锂离子电池的电压越高时，所造成的热失控反应也就越大。4.2V尚且如此，何况4.4V？&/p&&p&下图是绝热测试中，不同电压之LiCoO2锂离子电池时间对压力图 ：&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-62ada89dbbc_b.jpg& data-rawwidth=&511& data-rawheight=&390& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&511& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-62ada89dbbc_r.jpg&&&/figure&此图清晰地告诉我们，4.2V锂离子电池所造成的压力远远超过另外两组，且4.2V锂离子电池所造成的最大瞬间压力为 psig/min。很多电池的爆炸事件，影响的主要因素就是瞬间压力和高温的产生。下表是绝热测试中不同电压状态下LiCoO2锂离子电池测试实验结果：&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-c2de2633145fece87a7bbd8accb16d7e_b.jpg& data-rawwidth=&590& data-rawheight=&320& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&590& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-c2de2633145fece87a7bbd8accb16d7e_r.jpg&&&/figure&4.2V锂离子电池所造成的最大瞬间压力，远大于3.7V锂离子电池和3.9V锂离子电池所产生的7926.84 psig/min 和psig/min，自升温速率从4.2V锂离子电池依序为56569.45℃/min、34,226.04℃/min、8,940.54℃/min，而我们知道爆炸现象往往都是高温与瞬间高压下产生，而4.2V锂离子电池的瞬间高温高压大于3.7 V锂离子电池和3.9V锂离子电池，倘若高电压的锂离子电池发生了火灾爆炸事件，灾害往往较低电压的锂离子电池来的大。 &br&。&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-ecd_b.jpg& data-rawwidth=&498& data-rawheight=&364& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&498& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-ecd_r.jpg&&&/figure&上图中，可以发现三种电压都具有两个波峰，因电池本身就是一个密闭体，当电池的密闭体承受不住电池内部所产生的压力时，便会产生爆炸的现象，产生第一个波峰，而测试掩体也是一个密闭体，当电池爆炸后，所产生的气体到达测试体内，使压力达到平衡，因此所侦测到的自升压速率便会缓慢下来，当电池内部持续反应，便会造成第二波峰的产生。&p&上述情况对应的是4.2V电压状况，而4.4V钴酸锂的情况要严重的多。虽然现有的工艺可以帮助4.4V钴酸锂改善诸多缺陷，但是还远没有到100%良品的概率，并且，对于三星来说，很关键的一点是，为了提高体积能量密度，通常的做法是进一步压实电极材料，而这是会增加电芯的&b&卷绕张力&/b&的（winding tension）。&/p&&p&而卷绕张力如果升高，会导致右上角（Upper Right Conner）处的极片出现偏差挠曲（Deflection），这种明显的痕迹与缺陷使得隔膜的脆弱性被放大，而发布会中提到的隔膜损伤很有可能导致此处出现了短路，从而引发热失控。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-756aa97304bf6bcac9cd2c_b.jpg& data-rawwidth=&1316& data-rawheight=&691& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1316& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-756aa97304bf6bcac9cd2c_r.jpg&&&/figure&上图中两类不同生产商（SDI与ATL）的电池右上角就出现了这类明显的问题，在红色圆圈中突出的偏绕。&p&而你拆开Apple的电池（虽然也有起火事件），则会发现他们的做工就比较保守，整体R角是直线的状态：&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-8ffd65b12beeaff9f4aea0c28c122e52_b.jpg& data-rawwidth=&1314& data-rawheight=&682& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1314& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-8ffd65b12beeaff9f4aea0c28c122e52_r.jpg&&&/figure&&p&这种方式，几乎把隔膜褶皱引起的失效概率降到指数级低。&/p&&p&在Jerry Rig Everything中，他做了拆解说明，我们一起来看（&a href=&http://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.youtube.com/watch%3Fv%3DrrQQBo8Pv5A& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&https://www.&/span&&span class=&visible&&youtube.com/watch?&/span&&span class=&invisible&&v=rrQQBo8Pv5A&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&）：&/p&&p&三星Note 7所用的锂离子电池整体框架并没有变异，还是原来的那种一层裹一层的切片糕，就像带电版的厕用卷纸。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-9aad6a1d74ee4dc8138440_b.jpg& data-rawwidth=&1318& data-rawheight=&657& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1318& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-9aad6a1d74ee4dc8138440_r.jpg&&&/figure&通常情况下，这些极片都是互相绝缘的，因为我们知道，如果正负极相互接触，那么就会Boom出火花！&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-d7345ecea73e_b.jpg& data-rawwidth=&1320& data-rawheight=&739& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1320& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-d7345ecea73e_r.jpg&&&/figure&&p&Jerry在拆解后，首先映入眼帘的是电池右上角的弯曲部分：&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-411ca3fbdf2cb5fdc41770_b.jpg& data-rawwidth=&1316& data-rawheight=&721& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1316& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-411ca3fbdf2cb5fdc41770_r.jpg&&&/figure&三星用了偏绕（Deflected）这个词来形容这个弯曲，而这个偏绕其实就是引起正负极相互接触并导致电池短路进而起火并在手机内爆炸。&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-df9f5a30c9fe3bec5afc854b792b7fc6_b.jpg& data-rawwidth=&1062& data-rawheight=&691& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1062& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-df9f5a30c9fe3bec5afc854b792b7fc6_r.jpg&&&/figure&Jerry又买了一盒在第一次召回后代产版（ATL）的Note 7，以便对比两个版本的差别。一个有意思的地方是，代产版的手机中，电池部分赫然印着“”字样，而这个日期在三星号首次召回之前。三星在第一次召回后使用的是却是在事故日期之前ATL代产的电池，也就是说他们有可能在没有进行细致分析故障的情况下就再次发售之前就代产的手机（也许是三星对Note 7的良品率自信满满，但这不是一种严谨的做法）。&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-5ccedf10fa_b.jpg& data-rawwidth=&1234& data-rawheight=&740& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1234& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-5ccedf10fa_r.jpg&&&/figure&当然三星前后共发售了两款不同厂商的电池，即所谓的A类与B类电池，A类是由三星子公司SDI代产，而B类电池则是由ATL代做的：&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-a546d1ce2b826b52fde40cfdd0152757_b.jpg& data-rawwidth=&1325& data-rawheight=&748& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1325& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-a546d1ce2b826b52fde40cfdd0152757_r.jpg&&&/figure&不过就像前面所说的，这两类电池不存在孰优孰劣之分，且都存在R角偏绕的问题。&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-cfbaf5b093d0299ba55daad1_b.jpg& data-rawwidth=&1316& data-rawheight=&743& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1316& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-cfbaf5b093d0299ba55daad1_r.jpg&&&/figure&&p&iphone也有起火的报告，在内部结构的框架上与三星如出一辙，不过他们在卷绕张力以及能量密度上不如三星激进，这也是他们将R角构建的十分平直的原因&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-8fc016c9d829edbcb31f9b_b.jpg& data-rawwidth=&1304& data-rawheight=&736& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1304& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-8fc016c9d829edbcb31f9b_r.jpg&&&/figure&三星对于B类电池故障的解释是：在正极材料处焊接造成的毛刺与起伏导致的绝缘带的被穿破&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-c3ac25d9a79c348f930f0a_b.jpg& data-rawwidth=&1298& data-rawheight=&750& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1298& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-c3ac25d9a79c348f930f0a_r.jpg&&&/figure&而绝缘带（下图中蓝色物质）被穿透之后，就造成了电池的正负极相互接触，造成短路&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-41c9a5c127d20a9d09b2ad3d529e5e90_b.png& data-rawwidth=&1315& data-rawheight=&730& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1315& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-41c9a5c127d20a9d09b2ad3d529e5e90_r.jpg&&&/figure&而后产生火花，直至热失控自燃。&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-6a95ab72ad1dd6968468de_b.jpg& data-rawwidth=&1308& data-rawheight=&746& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1308& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-6a95ab72ad1dd6968468de_r.jpg&&&/figure&&br&&p&下表是到2012年为止统计过的几起主要电池起火事件：&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-c_b.jpg& data-rawwidth=&1187& data-rawheight=&307& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1187& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-c_r.jpg&&&/figure&可以看出，不管是动力电池还是移动设备电池，自燃或者起火事件的导火索基本上都是过热，而造成这一现象的罪魁祸首是热失控（Thermal Runaway）。&p&而三星的研究人员是不可能自动忽略这些事故的严重性，而在2008年到2015年之间，有大量的关于热失控机理与调控的分析文章，&/p&&p&辣么，什么是热失控呢？本质上来说，&b&&u&锂离子电池中的热失控是一种连续过程与反应的链式累加，一个撺掇着另一个，不断产生热量，而后伴随着温度的增加，在产热强度和数量完全压制散热的情况下，最终导致爆炸和起火。&/u&&/b&在热失控的相关过程中，包括了固态电解质界面膜（Solid Electrolyte Interface，简称SEI）、电解液与电极粘结剂在内的多重化学反应、电解液与正极活性材料的分解。一个锂离子单体电池的温度一般是由产热量与散热量之间的热平衡决定的。产热或者生热（Heat Generation）是整体电池内部发生化学反应的函数，它一般是随温度增长的而成指数增加（Exponential Increasing），而散热（Heat Removal）则一般包含了两个连续的过程——从电芯到外表面的热传导（Thermal Conduction），接着发生的热耗散，一般通过热对流（Heat Convection）再从外表面交换到外界环境之中，散热总体上是一个温度变化的线性函数（Linear）。当一个电池被加热到大约&b&90℃&/b&后，由于固态电解质界面膜分解的启动导致的电池自加热过程就不可避免了，&b&&u&紧接着，超过一定温度后（一般是130~150℃），在电极与电解液之间产生的放热型化学反应（Exothermal Reactions）将会提升电池内部的温度&/u&&/b&，随后就是电极的分解（&b&~240℃&/b&）、电解液的分解与粘结剂的分解（&b&~300&/b&&b&℃&/b&）。在电池的热分析中，这些进程都是被分段进行描述的，如下图所示：&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-4e075b962c708afbf28e3d21_b.jpg& data-rawwidth=&606& data-rawheight=&346& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&606& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-4e075b962c708afbf28e3d21_r.jpg&&&/figure&上图是清华大学汽车安全与节能国家重点实验室的欧阳明高课题组使用扩展容量型的加速量热仪（Extened Volume-Accelerating Rate Calorimeter）标定的热失控中不同阶段的温度对应的阶段，这张图直观地表达了不同阶段中发生的各种反应如自放电、隔膜融化、材料分解等等，我们可以看看：&p&60~110℃：固态电解质界面膜分解；&/p&&p&60~140℃：正极材料的自放电；&br&&/p&&p&70~110℃：负极副反应导致锂的损耗；&br&&/p&&p&120~150℃：隔膜融化；&br&&/p&&p&120~230℃：负极副反应导致的活性材料的损耗；&br&&/p&&p&150~220℃：由于PE隔膜的融化而导致的内部微短路；&br&&/p&&p&230~245℃：隔膜裂解；&br&&/p&&p&230~800℃：快速内部短路；&br&&/p&&p&240~800℃以上：NMC正极材料分解；&br&&/p&&p&250~800℃以上：电解液分解；&br&&/p&&p&250~800℃以上：粘结剂分解；&/p&&p&如果电池可以耗散掉放&b&&u&热型化学反应的这部分热量&/u&&/b&，那么它的温度不会出现异常增高。然而，就像前面说所的，如果产热出现了对散热的碾压（Overwhelming），那么放热过程就会在类绝热条件下得到扩张，电池整体的温度会急剧升高。升高的温度会进一步地加速化学反应而不是我们希望的电极反应，导致更多的热量被释放，最终导致了热失控。也就是说，在产热与传热过程间相互作用的本质最终决定了电池单体的热状态，以及热失控发生的可能性。往细了说，只有判定了电池的热传导性质以及外部环境的状况，才能够调控热失控的发生率。一种将热失控反应视觉化的简洁优雅的方式就是通过&b&&u&西莫诺夫曲线&/u&&/b&（Semenov Plot），下图4中的曲线就代表了由放热反应导致的产热（指数方程，前设为阿伦尼乌斯定律，Arrhenius Law）：&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-ea399c1e6bf9e8a675e26fe_b.jpg& data-rawwidth=&583& data-rawheight=&409& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&583& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-ea399c1e6bf9e8a675e26fe_r.jpg&&&/figure&上图中，曲线A、B和C为在三个不同环境温度下容器内发生的由某个反应引发的热耗散曲线，A可以控制样品的温度到&img src=&http://www.zhihu.com/equation?tex=T_%7B1%7D+& alt=&T_{1} & eeimg=&1&&，B的临界温度在&img src=&http://www.zhihu.com/equation?tex=T_%7BNR%7D+& alt=&T_{NR} & eeimg=&1&&（Temperature of No Return），而C压根就无法控制热失控反应。&p&而热失控发生的其中一个特点就是：异常迅猛。我们来看这个视频：&a href=&http://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.youtube.com/watch%3Fv%3D7vh5knFW_Oc%26t%3D3s& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&https://www.&/span&&span class=&visible&&youtube.com/watch?&/span&&span class=&invisible&&v=7vh5knFW_Oc&t=3s&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&，这个是由UCL（University College London）的化学工程系与欧洲同步辐射中心的研究学者们于2015年共同拍摄的，文章名为《In-operando high-speed tomography of lithium-ion batteries during thermal runaway》，热失控过程中锂离子电池的原位高速X射线断层摄影技术观察。研究工作中选用的是两种不同容量的商用LG的18650电池（NMC，镍钴锰正极材质）：2.6Ah和2.2Ah。&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-9f6ae87c76e31dedfea65e5_b.jpg& data-rawwidth=&718& data-rawheight=&439& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&718& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-9f6ae87c76e31dedfea65e5_r.jpg&&&/figure&电池1为上图c所示具有内部支撑结构（Internal Support），而电池2为上图d所示，作为对比没有内部支撑的构架。在分别对两种电池进行热滥用测试（Thermal Abuse Test）之后，工作人员选取了柱状电池的上中下三个区域计量温度随时间的变化：&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-fcd1e4270a9_b.jpg& data-rawwidth=&741& data-rawheight=&288& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&741& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-fcd1e4270a9_r.jpg&&&/figure&根据结果显示，电池1发生热失控的时间在168秒之后，而电池1发生热失控的时间则在217秒之后，三个区域在热失控开始阶段的平均温度俱在200℃左右。但我们知道，在前面的不同阶段失效事件中出炉的隔膜层融破以及机械完整度的损伤基本发生在120℃左右，有可能造成正负极之间的短路出现。下图是通过热成像追踪电池的温度分布以及变化，直到电池的燃烧爆炸为止，大致的顺序就是1到4：&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-f63be22bd59d1e7f3d421526_b.jpg& data-rawwidth=&1416& data-rawheight=&1200& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1416& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-f63be22bd59d1e7f3d421526_r.jpg&&&/figure&&p&上图4就是在250℃左右捕捉到的气体从盖帽喷射出来的场景，以及那个瞬间的温度分布。&/p&&p&从热失控的传播角度来看，则更加凸显的其对结构的破坏以及来势的猛烈：&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-33eeca2409024bcd8396f4_b.jpg& data-rawwidth=&500& data-rawheight=&369& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&500& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-33eeca2409024bcd8396f4_r.jpg&&&/figure&&p&上图是电池1号在168秒起，于0.8秒内X射线成像在YZ平面上的热失控现象，可以看到从内层开始，热失控使得局部的温度上升到最高值，而后向外辐射开去，图c和图d中出现的白色球状物，是铜珠，下图是3D还原场景，更加直观：&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-0fd615adf5dc6d19b3cfe8_b.jpg& data-rawwidth=&664& data-rawheight=&481& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&664& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-0fd615adf5dc6d19b3cfe8_r.jpg&&&/figure&下图则是电池2号的纵向刨面展示：&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-5ba41edc2bd55_b.jpg& data-rawwidth=&500& data-rawheight=&368& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&500& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-5ba41edc2bd55_r.jpg&&&/figure&X成像显示，在0.1秒内，气体的迅速集中扩散，极片间距的增大，由红色箭头标志的结构坍塌就在热失控的传播路径上被引发，上图c中出现的灰蒙蒙的一片是爆炸中的抛射物，而通过电池2号的设计和爆炸现场可以知道，没有内部支撑空间，所造成的伤害是多么的严重：&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-4e13ddeafb02_b.jpg& data-rawwidth=&510& data-rawheight=&267& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&510& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-4e13ddeafb02_r.jpg&&&/figure&&p&研究人员在总结出写道：本文中有关内部结构的特点与动力学性质的分析与阐述突出了电池结构设计在故障期间电芯安全和反应行为的重要性。在外壳温度被加热至100℃以上之后，通过X断层照片观察到在极片间气袋的演化直接导致了电极层的分离。在研究过程中观测到的结构坍塌的量级与严重程度直接折损了电池的安全性能。重度的内部解构增加了内部短路的风险，将破裂的材料直接暴露在空气中的氧气与水分之下，增加了热失控在更低的外部低温条件下被加速的危险。这种风险是可以通过在电池设计中内置一个紧密的填充核心或者掺入内部支撑结构来避免的。····另外，电池体系的失效机制反过来又会对电芯以及单体还有故障期间的产热量带来显著的影响。····从对电池1号的X断层摄影与热成像结果来看，不仅发现了电池内部的温度分布不均的直观证据，也坐实了热失控的传播是相当惊人的，当温度超过1050℃之后，内部区域其实已经损失了结构的完整性，然而外部结构还始终保持原态。电池1号中相对较低的排气速率促使了热失控过程的完全发挥，致使分解反应一泻汪洋，产生了大量的热，这一切都说明了一个成熟有效的热管理系统是多么重要。&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/7c3c393ab0c9b18a9fee2_b.jpg& data-rawwidth=&1600& data-rawheight=&1200& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1600& data-original=&https://pic3.zhimg.com/7c3c393ab0c9b18a9fee2_r.jpg&&&/figure&图片来自&a href=&http://link.zhihu.com/?target=http%3A//www.shejipi.com/126705.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&三星发布 Galaxy Note 7 发布，这十项超赞功能是否会让它超越 iPhone？&/a&&p&而三星不知道是执迷不悟还是怎么回事，&u&一味地追求防水、防尘等功能&/u&（跟iPhone血拼），从而加大了整体框架的密封度，将电池的空间进一步压缩，而三星本身存在的散热较差的问题不但没有得到控制，反而如虎添翼。再者，三星Note 7的背盖选用的是塑料，近机壳的横边才是金属设置，导热能力不如金属材质，散热就更别提了。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-9fe8f813bd7e95872e9aaa_b.jpg& data-rawwidth=&773& data-rawheight=&466& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&773& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-9fe8f813bd7e95872e9aaa_r.jpg&&&/figure&图片来自&a href=&http://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.youtube.com/watch%3Fv%3D_Cd2WIxKRDk& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&https://www.&/span&&span class=&visible&&youtube.com/watch?&/span&&span class=&invisible&&v=_Cd2WIxKRDk&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&&p&另外，三星使用1.2C倍率充电并不是超大电流，国内的厂家可以做到更高倍率而保证较为良好的热安全性。一般性而言，大电流、高倍率的充电问题有可能会因为内阻的存在而造成内热增加，之前Ceder因为9秒充电而造成的6层楼供暖的笑话大家应该耳熟能详，没看过的可以看这里：&a href=&https://www.zhihu.com/question//answer/& class=&internal&&电池快充的原理是什么？ - 土豆泥的回答 - 知乎&/a&&/p&&p&而热失控的引发因素可以分为外部与内部两种。&/p&&p&内部因素为：&/p&&p&1.电池生产制造组装过程中可能出现的缺陷从而引起的内短路；&/p&&p&2.电化学工艺不佳在严苛环境下出现的负极锂枝晶增长导致的内短路。&/p&&p&外部因素为：&/p&&p&1.应力、刺穿等不正常不规范使用导致的电池短路；&/p&&p&2.外部系统短路造成内部热量聚集；&/p&&p&3.外部热源引发固态电解质界面膜与正极材料的分解。&/p&&p&三星之前的拙劣公关做法就是将黑锅甩给“外部因素”，如果是“内部因素”，几乎就是承认打脸，此后还是在众多良心用户的督促与干预下才有所收敛，此回雇佣独立的三方检测以及顾问团队（Grey、Ceder和Cui Yi等）也有挽回颜面、重购人心的动机。&/p&&p&从三星这次事故的前前后后，最为醒目的就是技术上过于追求能量密度而导致的安全性能牺牲，可能也是要与iphone一争高低的架势让之前的各种潜在缺陷被无限放大，锂离子电池体系无比复杂，促使性能的提升必然进入零和游戏的范畴，尤其是考虑到目前相对成熟的各种体系，要想做到牵一发而不动全身几乎不太可能，那么此消彼长之下需要的是谨慎细致地考量电化学的整体配置，说句不好听的，目前为止，商用正极材料的能量密度可谓“百尺竿头”，要想更进一步，恐怕不如卖红薯，因此，很多商业性炒作的宣称显得格外耀眼，什么超速快充、积薄体验、超高容量、某某烯等等，在这里也希望大众们能带上太阳眼镜，看清本质。&/p&&p&参考资料：&/p&&p&&a href=&http://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.youtube.com/watch%3Fv%3DrrQQBo8Pv5A& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&https://www.&/span&&span class=&visible&&youtube.com/watch?&/span&&span class=&invisible&&v=rrQQBo8Pv5A&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&&br&&/p&&p&&a href=&http://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.youtube.com/watch%3Fv%3D_Cd2WIxKRDk& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&https://www.&/span&&span class=&visible&&youtube.com/watch?&/span&&span class=&invisible&&v=_Cd2WIxKRDk&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&&br&&/p&&p&Thermal runaway features of large format prismatic lithium ion battery using extended volume accelerating rate calorimetry&/p&&p&Experimental and theoretical analysis of a method to predict thermal runaway in Li-ion cells&/p&&p&Thermal-runaway experiments on consumer Li-ion batteries with metal-oxide and olivin-type cathodes&/p&&p&Thermal runaway caused fire and explosion of lithium ion battery&/p&&p&In-operando high-speed tomography of lithium-ion batteries during thermal runaway&/p&&p&18650
鋰離子電池之不同電壓與熱危害相關性研究 &/p&&p&------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------&/p&
Hi，这期的能源桌是土豆泥主持的。三星昨天发布了独立调查的结果，想看翻译的到这里：这里要说是对这个事件的一个整理与启发。三星的爆炸火种真是自己埋下的，追求极限设计和高能量密度点燃这把星星之火，生产问题只是负责火上浇油。另外，对于事故…
&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-7f05b225afba766ebfa420e_b.jpg& data-rawwidth=&555& data-rawheight=&370& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&555& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-7f05b225afba766ebfa420e_r.jpg&&&/figure&&p&声明：近来GOODENOUGH老先生的一篇固态电池的文章受到好多关注。因为一些原因，个人不太想分析评价GOODENOUGH老爷子的新作。特此强调。感谢大家支持理解。&/p&&br&&p&笔者在前作《电池明日之星——全固态电池发展现状和前景展望》（&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/p/?refer=liugwtiger& class=&internal&&电池明日之星--全固态电池发展现状和前景展望 - 知乎专栏&/a&）中，曾经主要基于消费电子产品的视角，全固态电池技术的发展情况进行了分析介绍。&b&在过去的近两年中，全固态电池技术又有了进一步的发展，而电动汽车-动力电池又是时下大家关注的热点。&/b&因此本文作为前作的续篇，将重点从动力电池这一角度切入，分析固态电池技术用于动力电池的优缺点。&br&&/p&&br&&p&在前作中，笔者曾经初步总结了全固态电池的优点与缺点，在这里再次概括分析如下：&/p&&br&&p&优势之一：轻——能量密度高。能量密度的提升原因首先在于使用的&b&电解液/质更少、更薄&/b&；然后固态电解质（尤其是以玻璃或陶瓷电解质为代表）大多数拥有较宽的电化学窗口，因此其可以&b&兼容更多高电压正极材料&/b&（比如高镍正极，镍锰尖晶石正极等）；&b&不仅如此，全固态电池良好的安全性（优势一）、高电压化还可以让电池管理系统BMS更为简化，&/b&因此最后装车的电池系统能量密度可以提高。&/p&&p&而在16年12月29日，财政部、科技部、工业和信息化部、发展改革委联合发布了《关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》，其中明确规定了动力电池补贴“增加动力电池系统的质量能量密度要求，不低于90Wh/kg，对高于120Wh/kg的按1.1倍给予补贴。”&b&可见高能量密度已经成为动力电池的发展方向，而在这方面，固态电池是有很大的发展空间和潜力的。&/b&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-f458bc35ec8a397b6a7ca_b.jpg& data-rawwidth=&660& data-rawheight=&330& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&660& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-f458bc35ec8a397b6a7ca_r.jpg&&&/figure&&p&传统电池与全固态电池电解质/液的对比&/p&&br&&p&优势之二：薄——体积小。小体积/高的体积能量密度的电池对于消费电子品的重要性无需多言，而对于动力电池来说，相对紧凑的体积仍然是非常重要的。&b&在传统锂离子电池中，隔膜和电解液加起来占据了电池中近40%的体积和25%的质量&/b&，而使用全固态体系，有望将这一部分的占比降低。不仅如此，目前业内几乎公认：负极如果想要锂金属化，使用具有良好力学和化学稳定特性的固体电解质将是有效可行的方案，这可以使电池能量密度与体积密度都得到明显提升。&/p&&p&此外在这里笔者必须强调：电池总有正负极，否则反应无法进行。从这个意义上说&b&，所谓的“无负极电池”的叫法是非常错误而且可笑的。&/b&此外，一切不敢公开自己体积相关的性能的电池，体积常常很大，实际应用中会有很多问题。不报体积参数的出发点也很简单，能量和功率一除以体积，数据就很难看了——报喜不报忧而已。&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-a077d67d8d49a_b.jpg& data-rawwidth=&931& data-rawheight=&702& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&931& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-a077d67d8d49a_r.jpg&&&/figure&&p&荒谬的“无负极电池”&/p&&br&&p&优势之三：柔性化的前景。柔性电池对于消费电子产品具有非常重要的意义，但是对于动力电池来说，这并不是主要需要关注的问题。如果有读者对此方面的内容感兴趣，可以参考笔者的文章《柔性电化学储能器件研究进展》，储能科学与技术，2017，Vol. 6，Issue (1): 52-68。&/p&&br&&p&优势之四：更安全，可靠性更优。消费电子产品电池用量很少，但是一个手机爆炸事件就让大家议论纷纷&b&。而一台电动汽车的电池用量是一个手机的千倍以上，电池使用极量大。相比于消费品电池&/b&，动力电池服役环境更为复杂，又与人息息相关，因此其安全一直是重中之重，无论多重视也不为过。目前动力电池发展有几个矛盾，比如能量密度提升VS安全性能的保持就是特别典型的一对：三元材料在这方面就是前者有提升，后面让人有担忧的典型；而磷酸铁锂安全性不错，能量密度却已临近“天花板”，同样让人纠结。&b&我国近年来的电动汽车方面的政策已经逐渐明朗化，要求提升动力电池能量密度&/b&，然而在电池高能量密度化，同时要求倍率性能提升背景下，对于电池安全性能的要求只会越来越苛刻。固态电池有望从根本上解决锂枝晶生成、电极材料与电解液存在复杂反应等一系列问题，&b&这样可以明显提升电池服役寿命和使用过程中的可靠性，因此十分重要。&/b&&/p&&br&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-d19bcb6ba474ff276baee90_b.jpg& data-rawwidth=&553& data-rawheight=&191& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&553& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-d19bcb6ba474ff276baee90_r.jpg&&&/figure&&p&锂枝晶生成，产生内短路，是电池失效的重要原因&/p&&br&&p&说完优点，再说缺点。&/p&&br&&p&问题之一：快充不现实。笔者在这里想做一下修正——&b&其实用“比较难”来描述固态电池快充更为贴切。&/b&相比于液态电解质（电导率大多位于10-2S/cm~10-3S/cm），固态电解质的性能则要分散的多，从消费电子产品用的最多的溅射工艺制备的LiPON薄膜(10-5~-6S/cm)到与液态电解质性能可以媲美的硫系材料都有，而目前成熟度最高的BOLLORE的PEO基电解质的固态动力电池（已经商用），其工作温度要求要在60~80℃&b&，原因为何？很简单，电解质室温下离子导电性能不佳，只好提高温度使用。&/b&不仅如此，对于电池来说，加热需要的能量也只来自于自己的储能，因此这会影响续航里程（冬天不敢开空调取暖是现在电动汽车使用的一个非常实际的问题）。综合以上不难看出，固态电池有倍率性能很低的LiPON系列电池（实际上氧化物体系的电解质普遍倍率性能不佳），也可以基于硫系高性能电解质做出倍率性能还不错的固态锂硫电池，&b&但是总体来说，作为动力电源使用，固态电池在倍率性能方面还是有很多挑战的&/b&。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-73eafe37c_b.jpg& data-rawwidth=&509& data-rawheight=&589& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&509& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-73eafe37c_r.jpg&&&/figure&&br&&p&典型电解质的电导率-温度变化曲线&/p&&br&&p&问题之二：与快充紧密相关的下一个问题：界面。对于传统锂电池来说，电解液与电极材料之间的界面会发生复杂的电化学反应，而在此处是固-液界面，传质等过程总体来说比较顺畅。然而到了全固态电池，这个问题就变的比较麻烦了。全固态电池在此处的界面是固-固状态，这里就涉及到了几个核心的材料学问题：界面的润湿、结合、热膨胀匹配，而且这些不只是单纯的科学层面上的挑战——如果固态电池最后要用到汽车上，必须要解决从实验室到工程应用中的一系列问题。比如——&/p&&p&1）硫系电解质惧怕水气，如果电池出现意外沾了水怎么办？&/p&&p&2）很多电解质与锂金属并没有良好的润湿性，生成的界面接触不良，带来了很大的接触电阻——你电解质电导倒是够高，界面电阻超级大，木桶短板出现在这里，因此快充仍然受到了影响需要解决。&/p&&p&3）还有电解质对锂负极以及正极材料存在不稳定的现象，必须要进行改性或者界面优化，才能稳定使用&/p&&p&4）……&/p&&p&因此，还有好多问题需要解决，总体来说，对于全固态电池的研发来说，&b&核心一在于电解质材料本身，二在于界面性能的调控与优化。&/b&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-2feb35fcb37dd2bf69ca611e392c0164_b.jpg& data-rawwidth=&796& data-rawheight=&594& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&796& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-2feb35fcb37dd2bf69ca611e392c0164_r.jpg&&&/figure&&p&通过沉积工艺改善固态电解质与锂的界面接触&/p&&br&&br&&p&问题之三：成本依然偏高，制备工艺不够成熟，电池服役数据收集不全面。全固态电池是未来的重要发展方向已经是业内的共识，但是其技术离成熟还比较远，各家企业都在努力探索合适的制备技术。其实不难发现，&b&全固态电池的电解质制造，固-固界面优化两个核心问题就足够让电池的制备技术与传统锂电池产生较大的差别&/b&。该领域技术仍不成熟，设备仅还处于探索阶段，目前只能小规模试制的固态电池，所以固态电池想要大规模使用（在电动汽车上），在综合成本、制备工艺、规模效应降低成本方面还有很多的路要走——但是换一个角度考虑，也说明了有很多的机会，可能是一个动力电池行业的增长点和重要突破口。因此目前已经有相当多的国内外的工业巨头公司、START-UPS正在积极从事这方面技术的开发。&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-bbeee68dd3e6_b.jpg& data-rawwidth=&600& data-rawheight=&662& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&600& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-bbeee68dd3e6_r.jpg&&&/figure&&p&全球全固态电池企业研发的分布图 （&a href=&http://link.zhihu.com/?target=http%3A//www.d1ev.com/46544.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&宁德时代柳娜：EV用固态锂电池研发进展及挑战-第一电动网&/a&）&/p&&br&&p&发展方向与前景&/p&&p&在文章《固态锂电池研发愿景与策略》中，中科院物理所李泓老师和中科院宁波材料所许晓雄老师指出了固态电池的发展路线图。概括一下，从液态电解质到全固态电池的发展是要经历一个过程的：电解质中的电解液含量将逐步下降，从开始的凝胶电解质（如PEO）体系逐渐向半固态发展，最终过渡到真正的全固态电池。而在这一过程中，使用的负极材料也将不断深化，预锂化负极，乃至无数科学家们已经探索多年的锂金属负极将成为我们的最终目标。在此过程中，电池的能量密度才能最终达到350，乃至500Wh/kg的愿景。&/p&&br&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-4e915fef52bd_b.jpg& data-rawwidth=&866& data-rawheight=&401& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&866& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-4e915fef52bd_r.jpg&&&/figure&&p&从液态锂离子到全固态金属锂电池逐步发展路线图&/p&&p&A roadmap from tranditional lithium ion batteries to solid-state lithium batteries&/p&&br&&p&实际上，做出几块原型电池还好，量产的电池想要达到350Wh/kg并不容易。四部委最近刚刚印发的《促进动力电池产业发展行动方案》中，明确2020年，锂离子动力电池单体要达到300Wh/kg，这对于动力电池来说绝非易事，&b&而固态电池技术很可能是为数不多的有希望的解决方案&/b&。在此，我们也呼吁社会各界有识之士，共同参与、支持固态动力电池事业的发展，为中国制造的升级贡献自己的一份正能量，协助民族工业更好的腾飞。&/p&&br&&p&致谢&br&&/p&&p&感谢中科院宁波材料所许晓雄老师对本文提出的修改意见。&/p&&br&&p&声明&/p&&p&本文已经首发至第一电动 &a href=&http://link.zhihu.com/?target=http%3A//www.d1ev.com/49692.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&动力电池重要发展方向--全固态电池发展现状和前景展望（II）-第一电动网&/a&，转载请联系第一电动和作者本人。&/p&&br&&p&参考文献：&/p&&p&&a href=&http://link.zhihu.com/?target=http%3A//www.d1ev.com/43640.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&CATL研究院梁成都：全固态动力电池的商品化还需要3-5年-第一电动网&/a&&br&&/p&&p&&a href=&http://link.zhihu.com/?target=http%3A//www.d1ev.com/46544.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&宁德时代柳娜：EV用固态锂电池研发进展及挑战-第一电动网&/a&&br&&/p&&p&&a href=&http://link.zhihu.com/?target=http%3A//www.d1ev.com/47705.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&固态锂金属电池或为下一代动力电池方向 宁德时代已投入研发&/a&&/p&&p&&a href=&http://link.zhihu.com/?target=http%3A//m.d1ev.com/49300.html%3Ffrom%3Dgroupmessage& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&宝马丰田们都在研究全固态锂离子电池，它的发展现状和商业化前景如何？ - 第一电动网&/a&&/p&&p&&a href=&http://link.zhihu.com/?target=https%3A//chargedevs.com/newswire/bollores-electric-bluecar-with-novel-solid-state-batteries-coming-to-london/& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Bolloré’s electric Bluecar, with novel solid-state batteries, coming to London&/a&&br&&/p&&p&全固态锂电池界面的研究进展，储能科学与技术，）&/p&&p&固态锂电池研发愿景与策略，储能科学与技术，）&/p&&p&Negating interfacial impedance in garnet-based solid-state Li metal batteries，NATURE MATERIALS，DOI: 10.1038/NMAT4821&/p&
声明：近来GOODENOUGH老先生的一篇固态电池的文章受到好多关注。因为一些原因，个人不太想分析评价GOODENOUGH老爷子的新作。特此强调。感谢大家支持理解。 笔者在前作《电池明日之星——全固态电池发展现状和前景展望》（
已更新彩蛋&br&我来说几个电池领域的研究进展（不要走开，&b&后面有彩蛋&/b&）：&br&1. &b&一种更好的铝离子电池&/b&：&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/aaf6d39ed5c02de4d3a9_b.jpg& data-rawwidth=&899& data-rawheight=&461& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&899& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/aaf6d39ed5c02de4d3a9_r.jpg&&&/figure&图片摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.nature.com/nature/journal/v520/n7547/full/nature14340.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&An ultrafast rechargeable aluminium-ion battery :
Nature Publishing Group&/a&&br&下载地址：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.nature.com/nature/journal/v520/n7547/pdf/nature14340.pdf& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&http://www.&/span&&span class=&visible&&nature.com/nature/journ&/span&&span class=&invisible&&al/v520/n7547/pdf/nature14340.pdf&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&&br&&br&简要介绍：&br&&blockquote&铝的低成本和有用电气性质表明，铝离子充电电池也许能提供可行的、安全的电池技术，但阴极材料方面的问题、循环性能差的问题和其他相关问题始终未能解决。在这篇论文中，Hongjie Dai及同事描述了一种铝离子电池，它能在一分钟内充电，同时与以前文献中报告的电池相比循环寿命也大大提高，而且容量几乎没有衰减。这种电池利用一种非可燃性离子液体电解质、通过铝的电化学沉积和溶解以及氯铝酸盐阴离子向一种新型3D石墨泡沫阴极内的嵌入/脱嵌来工作。&/blockquote&摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.natureasia.com/zh-cn/nature/highlights/62782/& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&《自然》 要览：一种更好的铝离子电池&/a&&br&&br&国内媒体的报道：&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/56f77ea22c2c8f2a9ceeab3bd230618e_b.jpg& data-rawwidth=&517& data-rawheight=&579& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&517& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/56f77ea22c2c8f2a9ceeab3bd230618e_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/3dad4effc53daf_b.jpg& data-rawwidth=&647& data-rawheight=&112& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&647& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/3dad4effc53daf_r.jpg&&&/figure&图片摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//news.sciencenet.cn/htmlnews/567.shtm& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&http://&/span&&span class=&visible&&news.sciencenet.cn/html&/span&&span class=&invisible&&news/567.shtm&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&&br&&br&知乎科普贴+打脸贴：&br&&blockquote&这个电池的容量和能量密度还是很低，比起锂电池差太远（铝太重了）。而且以牺牲性能为代价的如此快速充放电，真有那么必要？上一次(09年）MIT Ceder的那篇关于磷酸铁锂的快速充放电的nature文章（巧的是那篇也用到是ultrafast）后来引起很大争议，来来回回争论了好久（被锂电中最大牛的Goodenough批）。但大家公认是电池如此快速充放电在原理上可行，实际上一点也不可行。其他不说，安全隐患大大增加（也就是起火燃烧爆炸的几率大大增加）。&/blockquote&全文请戳：&a href=&https://www.zhihu.com/question//answer/& class=&internal&&如何看待近日《自然》刊登戴宏杰教授在铝电池上的工作？ - 哥淡定的回答&/a&&br&&br&2.&b&介孔少层碳超级电容器&/b&&br&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/bb94ff6a0b51c7c66584_b.jpg& data-rawwidth=&789& data-rawheight=&582& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&789& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/bb94ff6a0b51c7c66584_r.jpg&&&/figure&图片摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.sciencemag.org/content/350/.abstract%3Fsid%3Dc9-b-7ca& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Nitrogen-doped mesoporous carbon of extraordinary capacitance for electrochemical energy storage&/a&&br&下载地址：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.sciencemag.org/content/350/.full.pdf%3Fsid%3Dc9-b-7ca& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Science Magazine: Sign In&/a&&br&&br&简要介绍：&br&&blockquote&超级电容器是重要的新型储能器件，具有功率密度高、循环寿命长和安全可靠等特点。目前超级电容器已应用于混合电动汽车、大功率输出设备等，形成一个非常可观的市场规模，近年来保持近20%的全球增长率。但现有超级电容器仍受限于低能量密度（商用活性炭：5–7瓦时/公斤），远不如锂电池（&80瓦时/公斤），原因在于较低的比容量（&250法拉/克）。而同属炭族的石墨烯，因拥有高比表面积、优良导电率和稳定化学结构特点，久为研发热点，并有望成为下一代高性能超级电容器的理想电极材料。&strong&中国科学院上海硅酸盐研究所的研究团队&/strong&合成了一种氮掺杂有序介孔类石墨烯碳，&strong&材料电化学储电的比容量高达855法拉/克&/strong&；组装成的对称器件能&strong&快速充电和快速放电&/strong&，不亚于商用碳基电容器。&/blockquote&摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.x-mol.com/news/1585& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&《Science》报道黄富强课题组介孔少层碳超级电容器的研究进展&/a&&br&&br&媒体报道：&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/25b5a55985defcdf2fe233f_b.jpg& data-rawwidth=&1279& data-rawheight=&487& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1279& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/25b5a55985defcdf2fe233f_r.jpg&&&/figure&图片摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//inews.ifeng.com//news.shtml& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&中国科学家研制出石墨烯超强电池：充电7秒续航35公里&/a&&br&&br&知乎科普贴+打脸贴：&a href=&https://www.zhihu.com/question//answer/& class=&internal&&如何解读新闻「中国科学家研制出石墨烯超强电池：充电 7 秒续航 35 公里」？ - 弗雷刘的回答&/a&&br&&br&&blockquote&对于很多事情，&b&大多数人&/b&&b&宁要虚假的希望，也不要残酷的真相&/b&。我从不拒绝想像力，这也是推动人类社会前进的重要动力，但是你不能指望这个东西万能，套进来就能推动一个行业的发展，要不然你用互X网思维给我做个电池试试？电池技术发展的确比较缓慢，这需要我们大家一起踏实把事情做好，&b&而不是天天指着满天飞的噱头来解决生活中的问题&/b&。&b&看看日本做电池的那种匠人精神，这永远是值得我们学习的。&/b&&/blockquote&&p&摘自：&a href=&https://www.zhihu.com/question//answer/& class=&internal&&石墨烯，尤其是石墨烯电池的未来前景如何？ - 弗雷刘的回答&/a&&br&&/p&&br&&p&3.&b&呼吸电池&/b&&/p&&p&听着是不是有点酸爽？&br&&/p&&p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/a18ffab7ebff7edd7d7699_b.jpg& data-rawwidth=&341& data-rawheight=&436& class=&content_image& width=&341&&&/figure&图片摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.sciencemag.org/content/350/.abstract& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Cycling Li-O2 batteries via LiOH formation and decomposition&/a&&/p&&p&下载地址：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.sciencemag.org/content/350/.full.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Science Magazine: Sign In&/a&&/p&&br&&p&简要介绍：&/p&&blockquote&&p&早期锂-空气电池设计的另一个问题是反应性高的锂金属阳极会与电解液反应并遭到破坏，而且反应产物会覆盖锂阳极并使其失活。不过，这个问题似乎并没有在Grey的电池中发生。Grey说，她们的电池在充放电数百次后，其性能仅略有下降。她估计，&strong&她的团队设计的电池的单位质量存储能量密度比当今一些电动汽车（比如特斯拉汽车）用的锂离子电池至少高5倍&/strong&。&br&&/p&&p&······&/p&&p&这种电池的&strong&另一个创新之处是用于阴极的材料&/strong&。许多以前的锂-空气电池使用了各种形式的多孔碳，但Grey和她的同事的电池含有一种较新的材料，称为&strong&还原态石墨烯氧化物&/strong&——一种单原子厚度的纯碳薄层，从石墨上揭下，通过氧化再还原获得高度多孔的结构。&/p&&/blockquote&&p&摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.x-mol.com/news/1236& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&呼吸电池登《Science》封面，将引爆技术革命&/a&&/p&&br&&p&媒体报道：&/p&&p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/63cf6ccde238_b.jpg& data-rawwidth=&672& data-rawheight=&558& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&672& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/63cf6ccde238_r.jpg&&&/figure&摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.hbzhan.com/news/detail/101557.html& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&充电一次可开650公里 呼吸电池研究获重大突破&/a&&/p&&br&&p&知乎科普贴+打脸贴：&/p&&br&&blockquote&对于这篇文章报道的成果来说，其实还是在用Li-O2的老梗。&b&对于动辄上万的容量，高达5000多的能量密度，建议还是忽略为好。&/b&虽然次此文中计算容量精确了很多，但只算石墨烯电极的质量（只有大概0.01mg)，用这么小的分母来除，算出的质量容量mAh/g有多大就可想而知了。不考虑所有生成物的质量，不考虑过量锂的要求，不考虑氧气钢瓶的质量（姑且认为氧气质量为0吧），只这样计算出的超大容量只是为了忽悠外行吧。如果说这样就能让电池和碳氢化合物的能量密度相媲美了，那简直就是耍流氓。这一点已经被业内早就批透了，但遗憾的是似乎然并卵。。。&/blockquote&全文请戳：&a href=&https://www.zhihu.com/question//answer/& class=&internal&&如何评价剑桥大学 Clare P. Grey 教授提出的高性能锂氧电池？ - 哥淡定的回答&/a&&br&还有一篇锂空气电池的长答案：&a href=&https://www.zhihu.com/question//answer/& class=&internal&&锂空气电池的工作原理究竟是什么？ - 哥淡定的回答&/a&&br&&br&4. &b&镁电池突破、锂硫电池进展&/b&&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/0e33a73fe17dbcf03fa35c095921abb5_b.jpg& data-rawwidth=&539& data-rawheight=&390& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&539& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/0e33a73fe17dbcf03fa35c095921abb5_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/9fa687aeee06c559d23219e_b.jpg& data-rawwidth=&496& data-rawheight=&419& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&496& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/9fa687aeee06c559d23219e_r.jpg&&&/figure&&br&图片摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.5b07820& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Enhancing the Reversibility of Mg/S Battery Chemistry through Li&/a&&br&下载地址：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.5b07820& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Enhancing the Reversibility of Mg/S Battery Chemistry through Li&/a&&br&&br&简要介绍：&br&&blockquote&王春生教授和他的研究团队一起来解决这个难题。他们从锂硫电池的类似机理中得到启发，认为如果在&b&电解质中加入锂离子，就可能与多硫化镁反应使其变得可溶，&/b&从而阻止镁阳极材料的损耗。他们于是尝试着在镁硫电池的电解质中加入锂盐，结果正如所料：电池寿命大大延长，现在可以充放电达到30次了。尽管这个记录还远未达到实际应用的程度，但已经比之前大大提高了。&/blockquote&摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.x-mol.com/news/1128& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&下一代电池，《JACS》报道镁电池技术突破&/a&&br&&br&Aurbach（以色列电化学大牛）有话说：&b&由于需要加入锂盐，王春生研究团队的镁硫电池的电解质的体积会更大一些，这可能会影响这种电池的整体能量密度。&/b&&br&&br&&br&&b&知乎上目前还没找到科普贴。&/b&&br&&br&&br&&b&锂硫电池进展:&/b&&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/bfaccfb5ca8c6_b.jpg& data-rawwidth=&439& data-rawheight=&440& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&439& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/bfaccfb5ca8c6_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/30d7aacf0dccfe9d298e44a_b.jpg& data-rawwidth=&531& data-rawheight=&458& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&531& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/30d7aacf0dccfe9d298e44a_r.jpg&&&/figure&图片：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.nature.com/ncomms//ncomms6682/full/ncomms6682.html& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&http://www.&/span&&span class=&visible&&nature.com/ncomms/2015/&/span&&span class=&invisible&&150106/ncomms6682/full/ncomms6682.html&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&&br&地址：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.nature.com/ncomms//ncomms6682/pdf/ncomms6682.pdf& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&http://www.&/span&&span class=&visible&&nature.com/ncomms/2015/&/span&&span class=&invisible&&150106/ncomms6682/pdf/ncomms6682.pdf&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&&br&&br&&br&&b&简要介绍：&/b&&br&&blockquote&&p&加拿大滑铁卢大学的化学家研制出了一种保护阴极硫的方法。二氧化锰纳米层被用来捕获可溶性的多硫化物，其与阴极硫还原后首先形成的可溶性锂多硫化物反应，在表面上将其转化为不可溶的硫代硫酸化合物，然后进一步和其它多硫化物反应，&b&将它们通过歧化反应还原为不可溶的硫化锂，从而阻止了阴极材料的流失。&/b&实验结果表明，这种新电池能够充放电2000次以上（如果每两天充放电一次，可以用至少10年），解决了关键的电池寿命问题。&/p&&p&除了二氧化锰纳米材料之外，氧化石墨烯材料也表现出了类似的阴极硫保护能力。&/p&&/blockquote&&p&摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.x-mol.com/news/92& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&电池新技术或可助电动汽车突破瓶颈&/a&&/p&&br&&p&知乎上有一篇贴子：&/p&&p&&a href=&https://www.zhihu.com/question//answer/& class=&internal&&锂硫电池？ - Lean Gerry 的回答&/a&&br&&/p&&br&&br&&br&&b&以上被引用的作者如果要求删除，请联系答主，谢谢。&/b&&br&&br&&br&&b&下面是一些2015年被Highlight的文章，目前知乎上都没有科普贴，我抛砖一下：&/b&&br&&br&&br&5.细菌电池，可协助处理重金属污染：&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/aa85ba9318f96dbe149d96b44b5f3226_b.jpg& data-rawwidth=&733& data-rawheight=&600& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&733& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/aa85ba9318f96dbe149d96b44b5f3226_r.jpg&&&/figure&&br&图片摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.sciencemag.org/content/347/.abstract& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Redox cycling of Fe(II) and Fe(III) in magnetite by Fe-metabolizing bacteria&/a&&br&下载地址：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.sciencemag.org/content/347/.full.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Science Magazine: Sign In&/a&&br&&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/d6b62fe731b4ca3f38689_b.jpg& data-rawwidth=&430& data-rawheight=&319& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&430& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/d6b62fe731b4ca3f38689_r.jpg&&&/figure&&br&图片摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.x-mol.com/news/294& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&《Science》：细菌电池，可协助处理重金属污染&/a&&br&&br&简要介绍：&br&&blockquote&德国、英国和美国的科学家团队将存在于土壤和水中的细菌与磁铁矿共同培养，并控制光线照射量。通过磁、化学和矿物学分析方法，该研究小组发现，在模拟白天的光照条件下，&b&二价铁氧化细菌&/b&（&em&Rhodopseudomonas palustris&/em&）&b&可以利用光能氧化磁铁矿&/b&(Fe3O4)纳米颗粒中的Fe(II)；在夜间条件下，三价铁还原菌(&em&Geobacter sulfurreducens&/em&)开始发挥作用，逆转白天的氧化过程。&b&这种氧化-还原过程伴随着电子的转移&/b&，也就是说，磁铁矿中的二价和三价铁离子分别扮演电子供体和受体的角色，在细菌的“帮助”下，磁铁矿就是一个&b&“天然电池”&/b&。&br&该文另一个共同作者Andreas Kappler说：“这个有趣的发现可能会被用到&b&地球化学领域&/b&，最近的工作已经开始使用磁铁矿处理有毒金属，例如，&b&磁铁矿可以使毒性强的六价铬还原到毒性较小的三价铬，然后将其固定到磁铁矿晶体中&/b&。这些还原细菌有可能增强磁铁矿清理有毒金属的效果，不过我们现在也只是处于了解这一生物工程效果的早期阶段。”&/blockquote&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/d7737e3bca99fcd5249ce0_b.jpg& data-rawwidth=&601& data-rawheight=&307& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&601& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/d7737e3bca99fcd5249ce0_r.jpg&&&/figure&&br&摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.x-mol.com/news/294& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&《Science》：细菌电池，可协助处理重金属污染&/a&&br&&br&6.&b&燃料电池迎技术突破&/b&&br&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/87abaaf510061afb42fd0200c09cdf20_b.jpg& data-rawwidth=&524& data-rawheight=&421& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&524& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/87abaaf510061afb42fd0200c09cdf20_r.jpg&&&/figure&图片摘自：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.sciencemag.org/content/348/.abstract& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&High-performance transition metal&/a&&br&下载地址：&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//www.sciencemag.org/content/348/.full.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Science Magazine: Sign In&/a&&br&&br&简要介绍：&br&&blockquote&最近}
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