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鋰氧的技術能否掀起電池革命的風暴?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2018年05月11日  

  從口袋中的手機到公路上的汽車,幾乎所有的東西只要帶有電路都需要電池。在過去的幾十年里,盡管科技產業的其它板塊飛速發展,電池卻進步緩慢。


  在如今的交通、能源、基礎設施等領域,電池不足已經成為最大的瓶頸。我們的能源需求還在不斷增長,但我們可以攜帶、存儲的能源卻是有限的。智能手機很難續航一天,電動汽車充電一次的行駛里程比汽車和柴油汽車更短,從源頭(比如太陽能面板)存儲能源是一件相當困難的事。


  我們非常需要在能源存儲上取得突破,許多企業都在研發新技術,包括石油巨頭。一旦成功,可能會就形成一個利潤龐大的市場,可惜的是電池的化學特性存在限制,我們很難克服。


  最大的問題在于能量密度:在特定體積和重量的存儲單元內可以存儲多少能源。1991年鋰電池首次推出,它已經用在手機、汽車、其它可充電設備上,每千克大約可以存儲電能150和250瓦時(Wh/kg)。為了更好地理解,我們可以類比一下,一臺冰箱每天消耗1600瓦時電能,汽油存儲的能量大約為每千克13000瓦時——比最好的鋰電池多了50倍。


  還有一些電池用其它金屬或者元素來形成化學反應,比如硫磺或者硅,但是研究者很難提高能量密度,很難達到安全要求。


  鋰空氣(或者鋰氧)電池從空氣中“呼吸”氧氣,用于形成化學反應,產生電能,現有的電池——比如鋰電池——將氧化物存儲在電池內部。正因如此,鋰空氣電池的能量密度才會大大提高,與汽油相當,從理論上講鋰空氣電池的能量密度相當于目前鋰電池的10倍。


  德州達拉斯大學教授KyeongjaeCho認為,鋰空氣電池有很大的希望。他說:“盡管全球許多集團都在積極研究,但希望并沒有出現在現實生活中,我們的研究是一個激動人心的進步。”他的研究主要專注于鋰空氣電池的電解液催化劑,和傳統的固態催化劑相比,使用可溶解的催化劑能夠明顯提升性能。KyeongjaeCho表示:“希望我們的發現可以讓研究恢復生機,為未來發展積累動能。”


  據報道,KyeongjaeCho研究的電池成本和重量只有當前電池的五分之一,鋰空氣電池可以讓汽車充電一次開400英里(約644公里),讓手機續航一周。但是據KyeongjaeCho透露,要在實際應用中增加鋰空氣電池的容量有點難,雖然許多大企業和大學都在研究,但是結果遠遠不能讓人滿意。到目前為止,電池還存在效率低、倍率性能不佳、不穩定、存在多余化學反應等問題。


  比利?吳說:“許多人都在談論金屬空氣系統,它已經出現在水平線上,但是離商用還有20多年的距離。”


  去年10月,戴森收購了SakTI3公司,它是一家專門研發固態電池的企業,固態電池的能量密度是鋰電池的2倍。SakTI3使用固態聚合物作為電解質,充電的速度可以加快。


  在消費領域之外,許多研究圍繞能源供應展開。比利?吳稱:“可再生能源存在一個問題,比如太陽能和風能,它們的能源是間斷的,有時會帶來很好的能源,有時會中斷,免得電網負載過高。”


  將能源存儲在電池中也許可以解決供應問題。但就目前來看,要在大型電池組或者在家中存儲這樣的能源同樣存在限制——和消費電子一樣的限制。所有的商用電池公司能做的只有盡可能利用好鋰電池電芯。


  電池技術的突破終將到來,但時機尚未完全成熟。


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