鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:792次 | 2021年04月06日
鈉離子電池誕生 會降低電動汽車電池的成本嗎
鋰離子電池已成為市場中的主流電池產(chǎn)品,許多智能手機(jī)、電動汽車輛紛紛采用該類電池。然而,美國德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校(UniversityofTexas,Dallas)與韓國首爾國立大學(xué)(SeoulNationalUniversity)共同研發(fā)出一款全新電池,其采用錳基鈉離子(manganeseandsodium-ion-basedmaterial)材料。該材料或?qū)⒔档碗姵爻杀?,且生態(tài)環(huán)保性更佳,所制成的電池可供電動汽車使用。
德州大學(xué)達(dá)拉斯分校下屬的埃里克強(qiáng)森工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院(ErikJonssonSchoolofEngineeringandComputerScience)材料科技與工程專業(yè)的KyeongjaeCho教授表示,電池成本是個(gè)亟待解決的實(shí)質(zhì)性問題。
隨著制造商、用戶對電動汽車需求的不斷提升,鋰離子電池產(chǎn)量很可能難以為繼,無法滿足不斷上升的產(chǎn)品需求。據(jù)國際能源署(InternationalEnergyAgency)新近公布的報(bào)告顯示,截止至2020年,全球電動汽車數(shù)量或?qū)⑦_(dá)到900萬-2000萬輛;截止至2025年,全球電動汽車數(shù)量或?qū)⑦_(dá)到4000萬輛至7000萬輛,屆時(shí)電動汽車的實(shí)際數(shù)量視相關(guān)國家政策而定。
若采用鈉材料,則有望減少電動汽車的電池成本,因?yàn)殁c的價(jià)格相對較便宜,且儲量富足,不過也同樣存在一些弊端。
鈉離子電池
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
鋰的價(jià)格較為昂貴,礦產(chǎn)資源有限,全球只有幾處有鋰礦。但鈉就不存在礦產(chǎn)不足的問題,完全可以從海水中提取。遺憾的是,盡管鈉離子電池的價(jià)格比鋰離子電池便宜,但鈉的能量密度要比鋰低20%。而電池的能量密度(或儲能能力,energystoragecapacity)則直接決定了電動汽車等設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間。
電池通常由正極(陽極)及負(fù)極(陰極)和兩者間的電解質(zhì)構(gòu)成。在標(biāo)準(zhǔn)型鋰離子電池中,陽極由鋰、鈷(cobalt)、鎳及氧氣構(gòu)成,而陰極則由石墨(碳的一種形式)構(gòu)成。當(dāng)電池充電時(shí),鋰離子從陽極向陰極移動,并附著于碳上。當(dāng)電池放電時(shí),鋰離子重新回到陽極,為設(shè)備供應(yīng)電能。
早在數(shù)年前,就有望向鋰離子電池的陽極添加氧化錳材料,進(jìn)而提升其電池的電量。遺憾的是,當(dāng)初試驗(yàn)時(shí),電池的狀態(tài)表現(xiàn)得不太穩(wěn)定。
他們采用鈉取代了陽極內(nèi)占比最大的材料鋰,并用錳取代價(jià)格更為昂貴、儲量更為稀缺的鈷和鎳。
我們研發(fā)設(shè)計(jì)的鈉離子材料更為穩(wěn)定,其電池容量可媲美鋰離子電池,我們認(rèn)為該類電池具有可擴(kuò)展性。為此,我們希望業(yè)內(nèi)能采用這類新材料,并逐步實(shí)現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
基于對其他實(shí)驗(yàn)材料的物理特性及化學(xué)特性的深入研究,該研究團(tuán)隊(duì)采用了合理的原材料配比并攻克了上述技術(shù)難題。他們先采用了計(jì)算機(jī)模擬,進(jìn)而測定了電池達(dá)到最佳性能時(shí)各原子的配置,然后在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行了大量的材料測試直至研發(fā)成功。
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