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電池三大奇兵:石墨烯、鋁空氣和納米點(diǎn)

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:874次  |  2021年10月21日  

2014年以來,圍繞電動汽車動力鋰離子電池引發(fā)的話題一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn),石墨烯、鋁空氣電池和納米點(diǎn)電池技術(shù)成為2014年電池世界的三大奇兵。其中石墨烯更是在2014年底引爆了電池產(chǎn)業(yè),業(yè)內(nèi)甚至預(yù)測這項(xiàng)技術(shù)或?qū)⒁l(fā)電池行業(yè)的技術(shù)革命,重塑行業(yè)格局。


打破動力鋰離子電池續(xù)航魔咒石墨烯或引發(fā)技術(shù)革命


石墨烯,這個(gè)以往更多出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室的材料,一夜之間成為產(chǎn)業(yè)界"新寵"。自2014年十二月初西方媒體報(bào)道西班牙Graphenano公司和西班牙科爾瓦多大學(xué)合作研發(fā)出石墨烯電池以來,充電8分鐘續(xù)行1000公里就成為電動汽車產(chǎn)業(yè)一個(gè)“重磅炸彈”,引發(fā)了持續(xù)的關(guān)注。


據(jù)悉,石墨烯基陽極材料可將現(xiàn)有鋰離子電池的能量密度和輸出功率提高三倍,隨著相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用,或徹底打破電動汽車?yán)m(xù)航里程短這一窘境。以西班牙的超級電池為例,1000公里的續(xù)航里程幾乎接近北京到上海的直線距離,遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)汽車一箱油的行駛距離。此外,據(jù)稱石墨烯超級電池的充電時(shí)間僅比加一次的時(shí)間略長一點(diǎn),但續(xù)航里程則比一箱油要長很多。


據(jù)媒體報(bào)道,這種“超級電池”已在德國兩大汽車巨頭的汽車上進(jìn)行試驗(yàn),并在2015年第一季度生產(chǎn)上市使用。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,“超級電池”一旦大規(guī)模應(yīng)用到電動汽車上,對整個(gè)行業(yè)將是顛覆性的。隨著相關(guān)技術(shù)的成熟并進(jìn)入量產(chǎn)應(yīng)用階段,電動汽車電動汽車商業(yè)化時(shí)代將全面到來。

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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%

只添加清水續(xù)航可達(dá)1600公里的鋁空氣電池再掀波瀾


金屬空氣電池――這一技術(shù)設(shè)想已存在了一百年,而真正引起人們的關(guān)注還是一篇來自國外的有關(guān)鋁空氣電池的報(bào)道。據(jù)悉,2014年,Alcoa(美鋁公司)和以色列Phinergy公司在位于蒙特利爾的維倫紐夫賽車場對一臺電動汽車進(jìn)行了測試,而真正驚人的是隨后公布的新聞稿――該車搭載了兩家公司聯(lián)合開發(fā)的鋁空氣電池后,其續(xù)航里程可以新增到994英里(約合1600公里)。


相關(guān)資料顯示,鋁空氣電池的理論比能量可達(dá)8100Wh/kg,2014年的鋁空氣電池的實(shí)際比能量只達(dá)到350Wh/kg,但也是鉛酸電池的7~8倍、鋰離子電池的2.3倍。采用鋁空氣電池后,車輛能夠明顯地提高續(xù)駛里程。


然而,由于鋁-空氣電池在放電過程中陽極腐蝕會出現(xiàn)氫,這不僅會導(dǎo)致陽極材料的過度消耗,而且還會新增電池內(nèi)部的電學(xué)損耗。這成為鋁-空氣電池的商業(yè)化進(jìn)程的最大障礙。而以色列Phinergy公司表示,這一難題已被攻克。該公司開發(fā)出的鋁-空氣電池的空氣陰極配備有專用的銀基催化劑,其采用了獨(dú)特的創(chuàng)新結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)可以使氧氣順利通過,而可以將二氧化碳阻隔在外。通過該創(chuàng)新結(jié)構(gòu),Phinergy鋁-空氣電池的空氣陰極可以有效防止電極的碳化問題,其工作壽命也因此可以達(dá)到數(shù)千小時(shí)。


鋁空氣電池的另一個(gè)優(yōu)勢是維護(hù)方便。按照現(xiàn)在的技術(shù)方法,鋁空氣電池重要是作為鋰離子電池的補(bǔ)充電源,用戶只要每一到兩個(gè)月注入自來水以支持化學(xué)反應(yīng),每年讓技術(shù)人員對它進(jìn)行一次保養(yǎng)即可。據(jù)稱該電池的壽命可達(dá)20到30年。

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標(biāo)稱電壓:28.8V
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應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備

納米點(diǎn)電池電動汽車計(jì)劃2016年問世讓充電像加油相同快?


從媒體報(bào)道來看,納米點(diǎn)電池的充電速度甚至快過石墨烯。2014年十一月路透社報(bào)道稱,以色列一家公司宣布研發(fā)的納米電池能夠在數(shù)十秒內(nèi)為手機(jī)充滿電、數(shù)分鐘內(nèi)為電動汽車充滿電。并表示這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步將改變?nèi)蜃罹呋盍Φ膬纱笙M(fèi)產(chǎn)業(yè)。


而此前美國馬里蘭大學(xué)的研究人員也表示,他們研發(fā)了一種納米電池將使電動汽車受益。該技術(shù)使用了叫做"納米孔"的電池,可攜帶電解液,在納米管電極末端之間保持電荷,數(shù)百萬個(gè)納米孔單元可容納在一個(gè)郵票大小的電池上。這項(xiàng)最新研究報(bào)告聲稱僅在12分鐘之內(nèi)便能對手機(jī)完全充電,并且它可以重復(fù)使用數(shù)千次,據(jù)稱這項(xiàng)技術(shù)的最大優(yōu)勢在于能夠快速充電。


而以色列的這家公司也表示,其使用納米技術(shù)合成分子材料制造的電池就像超高密度的海綿,能夠更快地吸收并鎖住大量電量。這種材料基于“納米點(diǎn)”技術(shù)研發(fā),“納米點(diǎn)”能夠改變電池的運(yùn)作方式。據(jù)該項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)人員表示,未來這種技術(shù)運(yùn)用到電動汽車上,將能夠在二、三分鐘內(nèi)為電動汽車充滿電。


作為一個(gè)“電力饑渴”的時(shí)代,石墨烯、鋁空氣、納米點(diǎn)這三項(xiàng)電池技術(shù)對人們?nèi)粘I畹挠绊憻o疑是巨大的,尤其是隨著燃油資源的逐漸枯竭,電力就成為最為環(huán)保的一項(xiàng)可再生替代資源。電動交通工具和手機(jī)這兩大最具活力的消費(fèi)產(chǎn)業(yè),也使得這三項(xiàng)技術(shù)有著廣闊的發(fā)展空間。另外,從目前三項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展來看,石墨烯或?qū)⒆羁毂粦?yīng)用到電動汽車領(lǐng)域,有媒體猜測,特斯拉的“超級電池”計(jì)劃或許就是與石墨烯技術(shù)相關(guān)的項(xiàng)目。



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