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  • 鋰電到底有多熱?最新前沿技術(shù)讓你驚嘆

    2017-07-26 16:49:59 大云網(wǎng)  點(diǎn)擊量: 評論 (0)
    鋰電到底有多熱?最新前沿技術(shù)讓你驚嘆
    隨著科技的發(fā)展,小型化的設(shè)備日益增多,加之新能源汽車的出現(xiàn),人們對續(xù)航里程的關(guān)注,不得不對電源提出了很高的要求,鋰電池隨之進(jìn)入了大規(guī)模實(shí)用階段。為了開發(fā)出性能更優(yōu)異的產(chǎn)品,科研人員對各種材料進(jìn)行了研究,研究成果也令人驚嘆不止。本文對最新的鋰電池研究成果進(jìn)行了總結(jié),與大家分享。
     
     
    新型柔性電池
     
    中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所功能薄膜材料研究中心唐永炳研究員及其研究團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的柔性超快充放電池,這 種新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顯著提升了電池的快充快放特性,同時(shí)保持了高的能量密度和循環(huán)性能。
     
     
    這種新型電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡化了傳統(tǒng)鋰離子電池的制造工序,并大幅提升了電池的快充快放能力,該新型電池具有120C(充放電時(shí)間約為30秒)的超 高倍率性能,電池在獲得22634W/kg超高功率密度的同時(shí),依然可以保持232Wh/kg的高能量密度。
     
    該研究成果有望應(yīng)用于柔性可穿戴電子器件、無人機(jī)、機(jī)器人等領(lǐng)域,其一體化柔性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路對提升其他儲(chǔ)能器件的快充快放性能也具有指導(dǎo) 意義。
     
    鋁空氣電池
     
    中科院寧波工業(yè)技術(shù)研究所研制出基于石墨烯空氣陰極的千瓦級(jí)鋁空氣電池發(fā)電系統(tǒng)。該電池系統(tǒng)可同時(shí)為一臺(tái)電視機(jī)、一臺(tái)電腦、一臺(tái)電風(fēng)扇以 及10個(gè)60瓦照明燈泡同時(shí)供電,初步驗(yàn)證了鋁空氣電池系統(tǒng)的發(fā)電供電能力,是新能源和新材料領(lǐng)域的一項(xiàng)重大突破。
     
    高級(jí)工程師薛業(yè)建介紹,以石墨烯基復(fù)合氧化物為催化劑的鋁空氣電池有很大的市場空間,鋁空氣電池的核心材料是摻雜石墨烯的陰極催化劑。該產(chǎn)品 采用鋁板作為陽極,插入石墨烯基復(fù)合催化劑的空氣陰極于裝有電解液的容器中,鋁與空氣發(fā)生反應(yīng)就產(chǎn)出電能。這款鋁空氣電池目前已擁有22項(xiàng)國家 專利,以后將可用于電動(dòng)汽車、通訊基站等各個(gè)領(lǐng)域。
     
    如果用于新能源汽車上,可以使車身輕盈,并大大提高續(xù)航里程。如果用于手機(jī)充電寶上,則可 以大大提高輸出電量。一些通訊基站如果采用這種電池,優(yōu)勢也是顯而易見的,現(xiàn)在我國的通訊基站用的是鉛酸電池,全國的通訊基站大概需要一千萬 組鉛酸電池,每兩三年換一次,對一些偏遠(yuǎn)地區(qū)來說更新比較困難,而鋁空氣電池有15至20年的使用壽命,可以在很大程度上解決這一難題。
     
    據(jù)悉,鋁空氣電池日后還可用到馬燈、航空標(biāo)燈上,出海人員遇到緊急缺電時(shí),以石墨烯基復(fù)合氧化物為催化劑的這款電池,舀點(diǎn)海水接上電線, 就可以發(fā)電。這對一些驢友來說,也可以使旅程變得更加安全。
     
    石墨烯超級(jí)電容器
     
    還記得全球首個(gè)利用石墨烯開發(fā)的超級(jí)電容移動(dòng)電源Zap&Go嗎?那可是真正的充電5分鐘,通話1小時(shí)啊。如今,它的開發(fā)公司Zapgo要進(jìn)軍中國市 場了!于近日正式與株洲立方新能源科技有限責(zé)任公司(以下簡稱立方新能源)簽訂了合作協(xié)議,確定將共同開發(fā)“Carbon-Ion”石墨烯超級(jí)電容器。
     
    石墨烯于2004年問世,是目前已知的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最好的一種新型納米材料,是頭發(fā)絲的20萬分之一,強(qiáng)度是鋼的200倍。被稱 為“黑金”、“新材料之王”,有學(xué)者曾說:“19世紀(jì)是鐵器的時(shí)代,20世紀(jì)是硅的時(shí)代,21世紀(jì)是碳的時(shí)代。”而石墨烯就是碳的代表材料。
     
    科學(xué)家甚至預(yù)言它將“徹底改變21世紀(jì)”,其應(yīng)用領(lǐng)域幾乎無所不及,包括生物醫(yī)藥領(lǐng)域、物理分離領(lǐng)域、軍事用途領(lǐng)域以及鋰電池領(lǐng)域等等。
     
    此次Zapgo有限公司與立方新能源合作讓全球新能源產(chǎn)業(yè)鏈的相關(guān)人士看到了新的曙光,新的未來,因?yàn)槭┒囝I(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)特性:堅(jiān)固耐磨損、 良好的導(dǎo)熱性與導(dǎo)電性(充電速度會(huì)更快)、耐高溫、低溫性,據(jù)悉,石墨烯能在-30~80℃的環(huán)境下自由工作,一旦“石墨烯超級(jí)電容器”真正問世, 必將全盤顛覆新能源格局。
     
    但同時(shí)也有兩個(gè)問題擺在眼前:首先是石墨烯成本高、可量產(chǎn)性低,石墨烯堪比黃金的價(jià)格,就算真的全部做成電極材料誰 能用的起?其次就是是否能夠提供成批穩(wěn)定性的產(chǎn)品,量產(chǎn)滿足行業(yè)需求。只要這兩大問題解決了,新能源行業(yè)必將顛覆世人的想象。
     
    無膜電池
     
    美國普渡大學(xué)的科研人員開發(fā)了一種新型無膜流動(dòng)電池,能實(shí)現(xiàn)快充效果。該電池利用液態(tài)電解質(zhì)作為電池液,當(dāng)電池電量耗盡時(shí),駕駛?cè)藛T只需 更換用新的的電池液就可以快速充電了。
     
    意想不到的是,使用過的電池液可以被收集起來,批量送到發(fā)電站再次進(jìn)行充電,變成電解質(zhì),循環(huán)利用。
     
    無膜電池的酷不僅于此。采用這款無膜電池給汽車充電,不僅節(jié)約駕駛員的時(shí)間,而且還不需要修建大規(guī)模的充電基礎(chǔ)設(shè)施,節(jié)省公共資源又免去 了電動(dòng)汽車依賴充電樁或充電站的麻煩。
     
    無膜電池還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。車友都知道,電池膜一旦污染不僅會(huì)縮短電池壽命,而且可能會(huì)引發(fā)火災(zāi),而這款電池組件就很好的避免了這個(gè)問題,其 性能穩(wěn)定,安全性高,可安裝在住宅內(nèi)。最關(guān)鍵的是,這種電池能達(dá)到生產(chǎn)和銷售的要求,成本不高。
     
    對于這款未來感十足且成本不高的無膜電池,是不是有些迫不及待了,讓我們靜待其正式吧!
     
    鋰玻璃電池
     
    鋰玻璃電池是現(xiàn)年94歲的JohnGoodenough(德州大學(xué)奧斯汀分校的機(jī)械工程和材料科學(xué)教授)和他的工程師團(tuán)隊(duì),在德州州立大學(xué)奧斯汀分校研發(fā) 出來的。JohnGoodenough是鋰離子電池的共同發(fā)明人。
     
    鋰玻璃電池不僅將鋰離子的能量密度翻了三倍,它還能在幾分鐘內(nèi)重新快速充電,而且可充電周期超過幾千次。
     
    其與三元鋰電池不同的是,鋰玻璃電池在零下的極端天氣也表現(xiàn)出色,不會(huì)像三元鋰電池一樣易燃,關(guān)鍵之處就在于使用的固體玻璃電解質(zhì),而不 是鋰電池常用的液態(tài)電解質(zhì)。因?yàn)橐簯B(tài)電池充電速度過快,容易造成短路或起火,而固體的電解質(zhì)則降低了電路板短路的風(fēng)險(xiǎn),成為更安全的選擇。
     
    更重要的是,固體玻璃電解質(zhì)所用的材料不僅成本非常低,而且還可持續(xù)利用。其材料為廉價(jià)的鹽,而鹽可以從廣泛可得的海水中提取,這就使得 鋰玻璃電池成為了一種更加環(huán)保的電池,一旦正式引入到動(dòng)力電池市場當(dāng)中來,將會(huì)解決動(dòng)力電池行業(yè)成本壓力過高的問題。但這項(xiàng)新技術(shù)仍需幾年時(shí) 間,才能正式引入商業(yè)市場。
     
    10秒快充電池
     
    麻省理工學(xué)院研究人員發(fā)明了一項(xiàng)充電材料表面處理技術(shù),采用新技術(shù)的鋰離子電池可在幾秒內(nèi)完成充電。
     
    一塊鋰電池完成充電一般需要6分鐘或更長的時(shí)間。但傳統(tǒng)的磷酸鐵鋰材料在經(jīng)過表面處理生成納米級(jí)溝槽后,可將電池的充電速度提升36倍(僅 為10秒)。
     
    采用該項(xiàng)技術(shù)的鋰電池亦具有高放電速度,因此可用于油電混合汽車的加速,使油電混合汽車的速度可趕上采用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車。
     
    研究人員表示,今后采用這一技術(shù)的手機(jī)和其他小型裝置用鋰電池將可在幾秒內(nèi)完成充電。對于新興的電動(dòng)汽車行業(yè)來講,這意味著屆時(shí)電動(dòng)汽車 的車速將可以提升到與燃?xì)馄囅噫敲馈?/div>
     
    將這項(xiàng)充電技術(shù)用于現(xiàn)有鋰電池基材并推出產(chǎn)品需要兩年時(shí)間,在此期間可對用于電動(dòng)汽車(electriccar)的家用充電器進(jìn)行重新設(shè)計(jì)以使其能 處理能量的快速傳送。對于電動(dòng)汽車來講,車用電池在家中的充電速度不僅受到電池本身的限制也受業(yè)主家中電力情況的限制。
     
    迄今為止的測試表明,磷酸鐵鋰材料經(jīng)納米級(jí)表面處理之后和塊體材料一樣持久耐用,可以重復(fù)充電和放電而不會(huì)因老化影響充電效果。
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