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哪些最前沿的锂电池技术让你惊叹?

2017-07-27 09:14:35

[导读] 随着科技的发展,小型化的设备日益增多,加之新能源汽车的出现,人们对续航里程的关注,不得不对电源提出了很高的要求,锂电池随之进入了大规模实用阶段。为了开发出性能更优异的产品,科研人员对各种材料进行了研究,研究成果也令人惊叹不止。本文对最新的锂电池研究成果进行了总结,与大家分享。

随着科技的发展,小型化的设备日益增多,加之新能源汽车的出现,人们对续航里程的关注,不得不对电源提出了很高的要求,锂电池随之进入了大规模实用阶段。为了开发出性能更优异的产品,科研人员对各种材料进行了研究,研究成果也令人惊叹不止。本文对最新的锂电池研究成果进行了总结,与大家分享。

 

锂电到底有多热?最新前沿技术让你惊叹!

新型柔性电池

中国科学院深圳先进技术研究院集成所功能薄膜材料研究中心唐永炳研究员及其研究团队成功研发出一种一体化结构设计的柔性超快充放电池,这 种新型结构设计显著提升了电池的快充快放特性,同时保持了高的能量密度和循环性能。

这种新型电池结构设计简化了传统锂离子电池的制造工序,并大幅提升了电池的快充快放能力,该新型电池具有120C(充放电时间约为30秒)的超 高倍率性能,电池在获得22634W/kg超高功率密度的同时,依然可以保持232Wh/kg的高能量密度。

该研究成果有望应用于柔性可穿戴电子器件、无人机、机器人等领域,其一体化柔性结构设计思路对提升其他储能器件的快充快放性能也具有指导 意义。

铝空气电池

中科院宁波工业技术研究所研制出基于石墨烯空气阴极的千瓦级铝空气电池发电系统。该电池系统可同时为一台电视机、一台电脑、一台电风扇以 及10个60瓦照明灯泡同时供电,初步验证了铝空气电池系统的发电供电能力,是新能源和新材料领域的一项重大突破。

高级工程师薛业建介绍,以石墨烯基复合氧化物为催化剂的铝空气电池有很大的市场空间,铝空气电池的核心材料是掺杂石墨烯的阴极催化剂。该产品 采用铝板作为阳极,插入石墨烯基复合催化剂的空气阴极于装有电解液的容器中,铝与空气发生反应就产出电能。这款铝空气电池目前已拥有22项国家 专利,以后将可用于电动汽车、通讯基站等各个领域。如果用于新能源汽车上,可以使车身轻盈,并大大提高续航里程。如果用于手机充电宝上,则可 以大大提高输出电量。一些通讯基站如果采用这种电池,优势也是显而易见的,现在我国的通讯基站用的是铅酸电池,全国的通讯基站大概需要一千万 组铅酸电池,每两三年换一次,对一些偏远地区来说更新比较困难,而铝空气电池有15至20年的使用寿命,可以在很大程度上解决这一难题。

据悉,铝空气电池日后还可用到马灯、航空标灯上,出海人员遇到紧急缺电时,以石墨烯基复合氧化物为催化剂的这款电池,舀点海水接上电线, 就可以发电。这对一些驴友来说,也可以使旅程变得更加安全。

石墨烯超级电容器

还记得全球首个利用石墨烯开发的超级电容移动电源Zap&Go吗?那可是真正的充电5分钟,通话1小时啊。如今,它的开发公司Zapgo要进军中国市 场了!于近日正式与株洲立方新能源科技有限责任公司(以下简称立方新能源)签订了合作协议,确定将共同开发“Carbon-Ion”石墨烯超级电容器。

石墨烯于2004年问世,是目前已知的最薄、强度最大、导电导热性能最好的一种新型纳米材料,是头发丝的20万分之一,强度是钢的200倍。被称 为“黑金”、“新材料之王”,有学者曾说:“19世纪是铁器的时代,20世纪是硅的时代,21世纪是碳的时代。”而石墨烯就是碳的代表材料。

科学家甚至预言它将“彻底改变21世纪”,其应用领域几乎无所不及,包括生物医药领域、物理分离领域、军事用途领域以及锂电池领域等等。

此次Zapgo有限公司与立方新能源合作让全球新能源产业链的相关人士看到了新的曙光,新的未来,因为石墨烯多领域的优质特性:坚固耐磨损、 良好的导热性与导电性(充电速度会更快)、耐高温、低温性,据悉,石墨烯能在-30~80℃的环境下自由工作,一旦“石墨烯超级电容器”真正问世, 必将全盘颠覆新能源格局。但同时也有两个问题摆在眼前:首先是石墨烯成本高、可量产性低,石墨烯堪比黄金的价格,就算真的全部做成电极材料谁 能用的起?其次就是是否能够提供成批稳定性的产品,量产满足行业需求。只要这两大问题解决了,新能源行业必将颠覆世人的想象。

无膜电池

美国普渡大学的科研人员开发了一种新型无膜流动电池,能实现快充效果。该电池利用液态电解质作为电池液,当电池电量耗尽时,驾驶人员只需 更换用新的的电池液就可以快速充电了。

意想不到的是,使用过的电池液可以被收集起来,批量送到发电站再次进行充电,变成电解质,循环利用。

无膜电池的酷不仅于此。采用这款无膜电池给汽车充电,不仅节约驾驶员的时间,而且还不需要修建大规模的充电基础设施,节省公共资源又免去 了电动汽车依赖充电桩或充电站的麻烦。

无膜电池还有一个优点。车友都知道,电池膜一旦污染不仅会缩短电池寿命,而且可能会引发火灾,而这款电池组件就很好的避免了这个问题,其 性能稳定,安全性高,可安装在住宅内。最关键的是,这种电池能达到生产和销售的要求,成本不高。

对于这款未来感十足且成本不高的无膜电池,是不是有些迫不及待了,让我们静待其正式吧!

锂玻璃电池

锂玻璃电池是现年94岁的JohnGoodenough(德州大学奥斯汀分校的机械工程和材料科学教授)和他的工程师团队,在德州州立大学奥斯汀分校研发 出来的。JohnGoodenough是锂离子电池的共同发明人。

锂玻璃电池不仅将锂离子的能量密度翻了三倍,它还能在几分钟内重新快速充电,而且可充电周期超过几千次。

其与三元锂电池不同的是,锂玻璃电池在零下的极端天气也表现出色,不会像三元锂电池一样易燃,关键之处就在于使用的固体玻璃电解质,而不 是锂电池常用的液态电解质。因为液态电池充电速度过快,容易造成短路或起火,而固体的电解质则降低了电路板短路的风险,成为更安全的选择。

更重要的是,固体玻璃电解质所用的材料不仅成本非常低,而且还可持续利用。其材料为廉价的盐,而盐可以从广泛可得的海水中提取,这就使得 锂玻璃电池成为了一种更加环保的电池,一旦正式引入到动力电池市场当中来,将会解决动力电池行业成本压力过高的问题。但这项新技术仍需几年时 间,才能正式引入商业市场。

10秒快充电池

麻省理工学院研究人员发明了一项充电材料表面处理技术,采用新技术的锂离子电池可在几秒内完成充电。

一块锂电池完成充电一般需要6分钟或更长的时间。但传统的磷酸铁锂材料在经过表面处理生成纳米级沟槽后,可将电池的充电速度提升36倍(仅 为10秒)。

采用该项技术的锂电池亦具有高放电速度,因此可用于油电混合汽车的加速,使油电混合汽车的速度可赶上采用汽油发动机的汽车。

研究人员表示,今后采用这一技术的手机和其他小型装置用锂电池将可在几秒内完成充电。对于新兴的电动汽车行业来讲,这意味着届时电动汽车 的车速将可以提升到与燃气汽车相媲美。

将这项充电技术用于现有锂电池基材并推出产品需要两年时间,在此期间可对用于电动汽车(electriccar)的家用充电器进行重新设计以使其能 处理能量的快速传送。对于电动汽车来讲,车用电池在家中的充电速度不仅受到电池本身的限制也受业主家中电力情况的限制。

迄今为止的测试表明,磷酸铁锂材料经纳米级表面处理之后和块体材料一样持久耐用,可以重复充电和放电而不会因老化影响充电效果。

[整理编辑:中国测控网]
标签:  锂电池[10]    新能源汽车[2]    充电桩[1]
 
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