鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:7523次 | 2021年04月21日
12種新型電池技術(shù),哪種最好?
1800年,意大利科學(xué)家伏打(Volta)將不同的金屬與電解液接觸做成Volta堆,被認(rèn)為是人類歷史上第一套電源裝置。人類先后發(fā)明了鉛酸蓄電池、以NH4Cl為電解液的鋅二氧化錳干電池、鎘-鎳電池、鐵-鎳蓄、堿性鋅錳電池和鋰離子電池等。
隨著三星Note7爆炸的話題不斷發(fā)酵,電池這一曾經(jīng)的幕后功臣又重新成了我們關(guān)注的焦點(diǎn)。不免讓許多人擔(dān)心,我們是不是要與性能接近極限的鋰離子電池為伍很久很久?答案當(dāng)然是否定的。其實(shí)我們還有很多新型電池正在蓄勢(shì)待發(fā)打破格局。下面我們就來共同盤點(diǎn)一下新型電池技術(shù)。
1、國產(chǎn)超級(jí)電池亮相
近日,極致動(dòng)力科技(天津)有限公司展示了一種續(xù)航與充電能力都堪稱恐怖的超級(jí)電池,充滿一次電僅需3-5分鐘。
從配圖中我們看到,電池采用圓柱形設(shè)計(jì),整齊的拍成一排,這種設(shè)計(jì)保證了每一顆電池中間都留有縫隙,便于散熱。
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%
極致動(dòng)力董事長(zhǎng)魏?jiǎn)唇榻B說,這種超級(jí)電池重要應(yīng)用在大巴車以及碼頭吊取集裝箱的吊車上,一輛電動(dòng)大巴車要297顆電池。
他表示,我們這種電池屬于鎳氫電池,雖然在體積和重量上做不到鋰離子電池那么輕薄,但是在安全性和充電能力方面,絕對(duì)要大大優(yōu)于鋰離子電池。
據(jù)了解,在常溫20-40℃的情況下,超級(jí)電池充電一次只要3-5分鐘,壽命為5-8年。在油電混合大巴車上時(shí),每當(dāng)車輛剎車,超級(jí)電池可以回收能源,也就是可以自動(dòng)完成充電。據(jù)估算,使用超級(jí)電池后,一輛油電混合大巴車的節(jié)油率可以達(dá)到40%左右。
此外,電池安全性也比鋰離子電池更好,超級(jí)電池已經(jīng)經(jīng)過針刺、擠壓、高溫、墜落等一系列實(shí)驗(yàn),不會(huì)像鋰離子電池那樣容易爆炸。
2、本田商用鎂電池來了
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(cè)繪、無人設(shè)備
近日,本田汽車與一支研發(fā)團(tuán)隊(duì)攜手合作,開發(fā)出世界上第一塊可以實(shí)際應(yīng)用的鎂充電電池。據(jù)了解,鎂的成本比鋰低了96%,除此之外,續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng),日本媒體報(bào)道稱,新電池可能會(huì)成為顛覆性產(chǎn)品,安裝新電池之后,智能手機(jī)及其它設(shè)備充電一次可以續(xù)航更長(zhǎng)時(shí)間。
據(jù)報(bào)道,領(lǐng)導(dǎo)此次研發(fā)活動(dòng)的是日本埼玉縣工業(yè)技術(shù)中心(SaitamaIndustrialTechnologyCenter,簡(jiǎn)稱Saitec),本田研發(fā)團(tuán)隊(duì)在和光市評(píng)估了電池的可行性。開發(fā)者預(yù)計(jì)鎂電池最開始時(shí)會(huì)在智能手機(jī)、其它便攜設(shè)備中商用。鎂電池開發(fā)者希望能在2018年之前銷售產(chǎn)品。本田汽車和Saitec團(tuán)隊(duì)將會(huì)在下個(gè)月的千葉(靠近日本東京)科學(xué)會(huì)議上展示電池。
據(jù)了解,研究人員鎂用在可充電電池遇到了同樣的困難,在充電放電、放電充電的過程中,鎂的充電性能會(huì)快速退化,基于此,研究人員開發(fā)了一種新材料氧化釩,將它涂在正極,這樣一來,離子在氧化釩和鎂負(fù)極之間流動(dòng)就會(huì)更容易一些。氧化釩可以新增鎂的充電次數(shù),防止衰退。為了提高安全性,研究人員添加了一種有機(jī)物質(zhì),它可以降低鎂電池起火的風(fēng)險(xiǎn)。
3、鋰硫電池
近日,日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所宣布,其與筑波大學(xué)共同開發(fā)出了一種鋰硫電池,通過采用金屬有機(jī)骨架作為電池隔膜,實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期穩(wěn)定的充放電循環(huán)特性。據(jù)介紹,在1C的電流密度(恒流放電1小時(shí)后結(jié)束放電時(shí)的電流值)下進(jìn)行1500次循環(huán)測(cè)試之后,這種鋰硫電池仍可保持高達(dá)900mAh/g的充電容量。
采用硫作為鋰離子電池正極的鋰硫電池具有正極容量高(理論值為1675mAh/g)的特點(diǎn),作為新一代蓄電池備受期待。在2008年太陽能飛機(jī)首航時(shí),就使用了鋰硫電池,白天時(shí),太陽能飛機(jī)上的光伏發(fā)電板僅為飛行供應(yīng)能力,而且為其鋰硫電池充電,以維持晚上飛行所需的動(dòng)力。
4、固態(tài)鋰離子電池
固態(tài)鋰離子電池與普通鋰離子電池的重要差別在于它將傳統(tǒng)的有機(jī)電解液替換成固態(tài)電解質(zhì)。采用有機(jī)電解液的傳統(tǒng)鋰離子充電電池,因有過度充電、內(nèi)部短路等異常時(shí)可能導(dǎo)致電解液發(fā)熱,有自燃甚至爆炸的危險(xiǎn)。采用固態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)鋰離子電池,不僅在安全性上大大提高,在使用壽命和能量密度上都有了很大的改善。
由于固態(tài)鋰離子電池內(nèi)部不含液體,消除了任何液體泄漏的問題,在體積和重量上較之傳統(tǒng)鋰離子電池也有所降低,同時(shí)適應(yīng)能力更強(qiáng),這些優(yōu)勢(shì)十分有利于固態(tài)鋰離子電池在儲(chǔ)能和新能源汽車領(lǐng)域上展開應(yīng)用。目前科研界以及工業(yè)界都在研發(fā)以及生產(chǎn)固態(tài)鋰離子電池,并將其視為最有潛力的新一代電池產(chǎn)品。
5、新型液流電池
相比常規(guī)使用的充電電池,液流電池的規(guī)模更大一些,這是因?yàn)橐毫麟姵氐男问胶凸δ懿煌诔R姷匿囯x子電池。在液流電池單元中,液態(tài)電解質(zhì)在兩個(gè)容器箱體中循環(huán)流動(dòng),而兩個(gè)箱體通過一個(gè)薄膜進(jìn)行分離。離子穿越薄膜就實(shí)現(xiàn)了電荷轉(zhuǎn)移,整個(gè)過程與氫燃料動(dòng)力電池的發(fā)電原理類似。液流電池組較鋰離子電池有更高的安全性,即便放置很長(zhǎng)一段時(shí)間,電能也不會(huì)出現(xiàn)流失,因此很適合用來儲(chǔ)存太陽能、風(fēng)能等可再生能源。
美國太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室(PNNL)的研究人員使用低成本及可持續(xù)的合成分子開發(fā)了一種全新的有機(jī)液流電池,其生產(chǎn)成本比常見的全釩液流電池成本降低了60%左右,這也使新型液流電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域里的占有巨大的優(yōu)勢(shì)。
6、液態(tài)金屬電池
液態(tài)金屬電池是通過液態(tài)金屬的氧化還原反應(yīng),把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。金屬呈液態(tài)是該電池的特點(diǎn),利用液體的流動(dòng)性,液態(tài)金屬電池具有高倍率充放電性能及電池系統(tǒng)的可放大性,這也使得液態(tài)金屬電池能滿足能量型和功率型雙重應(yīng)用,在大規(guī)模儲(chǔ)能中有著廣闊的應(yīng)用前景。
來自麻省理工學(xué)院的一組研究人員就開發(fā)出了一種新型全液態(tài)金屬電池系統(tǒng),這種系統(tǒng)造價(jià)便宜,且使用壽命較長(zhǎng)。據(jù)研究團(tuán)隊(duì)稱,此裝置可讓風(fēng)能和太陽能這些可再生能源具備與傳統(tǒng)能源相競(jìng)爭(zhēng)的能力。
7、葉片綠色電池
馬里蘭大學(xué)的一隊(duì)研究者最近開發(fā)了一款廉價(jià)的新材料,該材料將在新一代電池上充當(dāng)負(fù)極。在實(shí)驗(yàn)中該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),橡樹葉被加熱到1000攝氏度后,其碳基結(jié)構(gòu)會(huì)被瓦解,隨后所剩物質(zhì)中就可容納電解質(zhì)。眼下,該團(tuán)隊(duì)還在對(duì)其他自然材料進(jìn)行測(cè)試,包括泥炭土和香蕉皮等。
8、快充石墨烯電池
眾所周知,電池的壽命會(huì)隨著充放電次數(shù)的新增而逐漸縮短,而澳大利亞斯威本科技大學(xué)的研發(fā)人員就在試圖解決這一問題。他們開發(fā)出了新型石墨烯電池,這款電池不但擁有超強(qiáng)的快充能力(幾秒鐘),而且其耐用性也不一般,研發(fā)人員開出的使用期限為一輩子。石墨烯材料的運(yùn)用克服了傳統(tǒng)電池所有的缺點(diǎn),同時(shí)這款產(chǎn)品也非常環(huán)保,而且造價(jià)便宜。
9、用糖做的電池
弗吉尼亞理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一款用糖做的電池,其優(yōu)點(diǎn)是超強(qiáng)的續(xù)航能力。研究人員從糖中分離除了麥芽糖精,而它就是這款新型電池的能量來源。麥芽糖精與空氣接觸后,電池就會(huì)釋放電子來發(fā)電。由于糖便宜且存量大,所以此款新電池成本較低,最重要的是它擁有可降解的特性。
10、充不壞的納米線電池
這款電池完全是加州大學(xué)的研發(fā)人員在無意中發(fā)現(xiàn)的,它讓傳統(tǒng)的鋰離子電池變得一無是處。研發(fā)人員用黃金制作了納米線,隨后將其與新材料相結(jié)合,這對(duì)組合讓電池的充放次數(shù)大幅提高,同時(shí)電池性能也不會(huì)隨充電次數(shù)新增而衰減。
11、自毀電池
自毀電池面向的并不是大眾市場(chǎng),但在特殊領(lǐng)域它卻能大顯身手,而且它也克服了此前一次性電池污染環(huán)境的問題。這款電池由愛荷華州立大學(xué)開發(fā),重要用于特種用途,用光、熱或者液體都能將其引爆。此外,引爆后即使進(jìn)入了水中,也不會(huì)對(duì)水體造成污染。
12、可食用的鹽水電池
這款電池可是將環(huán)保的概念發(fā)揮到了極致,為了為自家電池正名,AquionEnergy的威特克里居然真的啃掉一塊電池吃了下去(肯定不怎么好吃)。這款電池的部件都由生物衍生材料制成,在變身電池前它們可能是塵土、棉花、碳或鹽水。不過,這款電池可不是給移動(dòng)設(shè)備準(zhǔn)備的,它要做大事業(yè),比如做家庭或公司的備用電源,而為其供應(yīng)電能的則是環(huán)保的風(fēng)能或太陽能。