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汽车电池新技术 电池技术为何停滞不前

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汽车电池新技术 电池技术为何停滞不前

电池是假装化学反应产生的能量直接转化为电能。它具有电压稳定、电流稳定、长期供电稳定、外界影响小、结构简单、携带方便、充放电操作简单易行、性能稳定可靠等特点,给现代社会生活带来了诸多便利。

1800年,意大利科学家伏打(Volta)将不同的金属与电解液接触并堆积起来,被认为是人类历史上第一个供电装置。人类发明了铅酸电池、作为电解液的锌锰干电池、镉镍电池、铁镍电池、碱性锌锰电池和锂离子电池。

随着三星爆炸话题的不断发酵,曾经的幕后英雄电池再次成为我们关注的焦点。很多人担心我们应该长期与性能接近极限的锂电池为伍。答案当然是否定的。事实上,我们仍然有许多新电池准备打破这种模式。让我们一起来看看新的电池技术。

1.国产超级电池亮相

近日,极限电源科技(天津)有限公司展示了一款超级电池,续航能力和充电能力都很差,一次充满电只需3-5分钟。

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从图中可以看出,电池设计成圆柱形,整齐地排成一排。这种设计保证了每个电池中间都有间隙,便于散热。

极限动力董事长卫哲表示,这种超级电池主要用于公共汽车和码头提升集装箱的起重机。一辆电动公交车需要297块电池。

他说我们的电池属于镍氢电池。虽然在体积和重量上不如锂电池轻薄,但在安全性和充电能力上绝对优于锂电池。

汽车电池新技术 电池技术为何停滞不前

众所周知,在20-40的常温下,超级电池一次充电只需3-5分钟,使用寿命为5-8年。在混合动力公交车上,当车辆刹车时,超级电池可以回收能量,即自动完成充电。据估计,使用超级电池后,混合动力公交车的节油率可达40%左右。

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另外,电池的安全性比锂电池好。超细胞经历了针刺、挤压、高温、坠落等一系列实验,不会像锂电池那样容易爆炸。

2.本田商用镁电池来了

近日,本田汽车有限公司与一个研发团队合作,开发出世界上第一款实用的镁充电电池。据了解,镁的成本比锂低96%,而且电池寿命更长。日本媒体报道称,新电池可能成为颠覆性产品。安装新电池后,智能手机等设备充电一次就可以使用更长时间。

据悉,R&D活动由埼玉工业技术中心牵头,本田R&D团队在和光评估了电池的可行性。开发人员预计,镁电池将在一开始就在智能手机和其他便携式设备中商业化。镁电池开发商希望在2018年前出售他们的产品。本田汽车及其团队将在下个月(日本东京附近)的千叶科学大会上展示电池。

据了解,研究人员在可充电电池中使用镁时也遇到了同样的困难。在充放电过程中,镁的充电性能会迅速恶化。基于此,研究人员开发了一种新材料——氧化钒,并将其涂覆在正极上,使离子更容易在氧化钒和镁负极之间流动。氧化钒可以增加镁的充电次数,防止变质。为了提高安全性,研究人员添加了一种有机物质,可以降低镁电池的火灾风险。

3.锂硫电池

近日,日本工业技术研究院宣布与筑波大学联合开发锂硫电池,利用金属-有机骨架作为电池隔膜,实现了长期稳定的充放电循环特性。据介绍,这种锂硫电池在1C的电流密度(恒流放电1小时后放电结束时的电流值)下,经过1500次循环测试后,仍能保持较高的充电容量。

以硫为锂电池正极的锂硫电池具有正极容量(理论值)高的特点,有望成为新一代电池。2008年,当太阳能飞机进行首航时,它使用了锂硫电池。白天,太阳能飞机上的光伏板只提供飞行能力,并为锂硫电池充电以维持夜间飞行所需的电力。

4.固态锂电池

固体锂电池与普通锂离子电池的主要区别在于用固体电解质代替了传统的有机电解质。传统的有机电解液锂离子二次电池可能会因过充、内部短路等异常情况而导致电解液发热、自燃甚至爆炸。固态锂电池采用固体电解质不仅大大提高了安全性,还大大提高了使用寿命和能量密度。

由于固态锂电池中没有液体,消除了任何液体泄漏的问题,与传统锂电池相比,体积和重量也减小了,适应性更强。这些优势对于固态锂电池在储能和新能源汽车领域的应用非常有利。目前,科研和工业都在开发和生产固态锂电池,固态锂电池被认为是最有潜力的新一代电池产品。

5.新型液流电池

与常规充电电池相比,液流电池的规模更大,因为液流电池的形式和功能与普通锂离子电池不同。在液流电池单元中,液体电解质在两个容器中循环,这两个容器由膜隔开。离子通过膜实现电荷转移,整个过程类似于氢燃料电池的发电原理。与锂离子电池相比,液流电池组安全性更高,即使长时间放置,电能也不会损失,适合储存太阳能、风能等可再生能源。

太平洋西北国家实验室(PNNL)的研究人员开发了一种全新的有机液流电池,该电池具有低成本和可持续的合成分子。该电池的生产成本比普通钒液流电池低60%左右,这也使得新型液流电池在储能领域具有很大优势。

6.液态金属电池

液态金属电池通过液态金属的氧化还原反应将化学能转化为电能。液态金属是电池的特征。通过利用液体的流动性,液态金属电池具有高倍率充放电性能和电池系统的可扩展性

也使得液态金属电池能满足能量型和功率型双重应用,在大规模储能中有着广阔的应用前景。

来自麻省理工学院的一组研究人员就开发出了一种新型全液态金属电池系统,这种系统造价便宜,且使用寿命较长。据研究团队称,此装置可让风能和太阳能这些可再生能源具备与传统能源相竞争的能力。

7、叶片绿色电池

马里兰大学的一队研究者最近开发了一款廉价的新材料,该材料将在新一代电池上充当负极。在实验中该团队发现,橡树叶被加热到1000摄氏度后,其碳基结构会被瓦解,随后所剩物质中就可容纳电解质。眼下,该团队还在对其他自然材料进行测试,包括泥炭土和香蕉皮等。

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8、快充石墨烯电池

众所周知,电池的寿命会随着充放电次数的增加而逐渐缩短,而澳大利亚斯威本科技大学的研发人员就在试图解决这一问题。他们开发出了新型石墨烯电池,这款电池不但拥有超强的快充能力(几秒钟),而且其耐用性也不一般,研发人员开出的使用期限为一辈子。石墨烯材料的运用克服了传统电池所有的缺点,同时这款产品也非常环保,而且造价便宜。

9、用糖做的电池

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弗吉尼亚理工学院的团队开发了一款用糖做的电池,其优点是超强的续航能力。研究人员从糖中分离除了麦芽糖精,而它就是这款新型电池的能量来源。麦芽糖精与空气接触后,电池就会释放电子来发电。由于糖便宜且存量大,所以此款新电池成本较低,最重要的是它拥有可降解的特性。

10、充不坏的纳米线电池

这款电池完全是加州大学的研发人员在无意中发现的,它让传统的锂电池变得一无是处。研发人员用黄金制作了纳米线,随后将其与新材料相结合,这对组合让电池的充放次数大幅提高,同时电池性能也不会随充电次数增加而衰减。

11、自毁电池

自毁电池面向的并不是大众市场,但在特殊领域它却能大显身手,而且它也克服了此前一次性电池污染环境的问题。这款电池由爱荷华州立大学开发,主要用于军事用途,用光、热或者液体都能将其引爆。此外,引爆后即使进入了水中,也不会对水体造成污染。

12、可食用的盐水电池

这款电池可是将环保的概念发挥到了极致,为了为自家电池正名,AquionEnergy的威特克里居然真的啃掉一块电池吃了下去(肯定不怎么好吃)。这款电池的部件都由生物衍生材料制成,在变身电池前它们可能是尘土、棉花、碳或盐水。不过,这款电池可不是给移动设备准备的,它要做大事业,比如做家庭或公司的备用电源,而为其提供电能的则是环保的风能或太阳能。

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小结

由于锂离子电池在效用上也存在着较大的限制瓶颈,比如在能量密度、安全以及成本等方面。相信随着新技术的发展,未来新型电池将会不断与锂离子电池争夺市场。当然,新旧电池的市场争夺战可能还需要一段时间,但未来,新电池技术将以更低的成本带来更安全的使用体验。

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