鉅大LARGE | 點擊量：1306次 | 2018年09月11日
供電動汽車使用的液體燃料——液流電池
能源：供電動汽車使用的液體燃料
要讓電動汽車跑上數(shù)百千米而中途不用充電，提高電池性能是關(guān)鍵。但現(xiàn)有技術(shù)的改進卻始終是小打小鬧，突破性進展總讓人覺得遙不可及。不過，采用一種新方法來安排現(xiàn)代電池的內(nèi)部架構(gòu)，有望使電池容量翻一番。
這個想法由麻省理工學院教授蔣業(yè)明(Yet–MingChiang)提出，他在度假時想到了這個創(chuàng)意，并與別人合作創(chuàng)辦了A123系統(tǒng)公司。蔣業(yè)明認為，推動電解液穿過電池的所謂“液流電池”具有一些極佳的特性，而現(xiàn)今最高水平的鋰離子電池，即已經(jīng)在日常電子產(chǎn)品中普遍使用的那種電池，則有較大的能量密度，如果能找到一種方法把兩者的優(yōu)勢結(jié)合起來，那會怎樣呢?
液流電池將電能存儲在電解液槽中，它的缺點是能量密度較低。其優(yōu)點則是大小隨意，擴容易如反掌：要提高電池容量，只須建造更大的儲能液槽即可。
蔣業(yè)明與同事打造出了一種新電池的工作樣品，它的能量密度與傳統(tǒng)的鋰離子電池相當，但其儲能載體實質(zhì)上則是與液流電池一樣的液體。此載體外觀如黑色泥漿，內(nèi)含納米級微粒及儲能金屬顆粒，蔣業(yè)明稱它為“坎布里奇原油”(Cambridgecrude)。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
如果在電子顯微鏡下觀察坎布里奇原油，會看見許多微塵大小的顆粒，其材料與構(gòu)成許多鋰離子電池負極和正極的材料相同，分別為鋰鈷氧化物(正極)和石墨(負極)。
在這些懸浮于液體中的相對較大的顆粒之間，是一些由碳構(gòu)成的納米微粒，它們正是此發(fā)明的“秘密調(diào)料”。納米微粒集聚起來打造出一個海綿狀的網(wǎng)絡(luò)，形成一條條把存儲著離子和電子的較大電池顆粒連接起來的“液體導(dǎo)線”。在其流動時，納米組分也始終維持著電子運動的路徑，使電子在各個儲能載體顆粒之間暢行無阻。
新電池的工作載體可以流動，這誘發(fā)了一些美好的憧憬，比如安裝了這種電池的汽車駛?cè)敕?wù)站后不用充電，直接加坎布里奇原油即可。蔣業(yè)明的合作伙伴、麻省理工學院的W·克雷格·卡特(W.CraigCarter)提出，用戶或許可以更換一種狀如燃氣罐而內(nèi)裝電解液的裝置，而無須在插座上充電。但是，將充電電解液注入或取出電池，并非蔣業(yè)明眼下著力開發(fā)的首項產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。他已經(jīng)同卡特及實業(yè)家斯魯普·懷爾德(ThroopWilder)合作創(chuàng)建了一家名為24MTechnologies的新公司，將其團隊的研發(fā)成果推向市場。對于該公司即將推出的第一款產(chǎn)品，卡特與蔣業(yè)明皆守口如瓶，但他們強調(diào)，這些電池完全適合于電網(wǎng)儲能等應(yīng)用場合。蔣業(yè)明指出，即使儲電量不大，也可能對風能及太陽能等間歇性能源的性能產(chǎn)生顯著影響。以他的設(shè)計為基礎(chǔ)的大規(guī)模儲能電池的能量密度至少將達傳統(tǒng)液流電池的10倍，這樣電池可做得更加緊湊，成本也可能更低。
不過，坎布里奇原油要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，還有很長一段路要走。一所重點科研院校儲能工程的負責人指出：“對此持懷疑態(tài)度的人可能會說，他的新設(shè)計遇到的棘手向題，要比某種潛在解決方案帶來的好處多得多?！睂㈦娊庖罕盟瓦^電池槽需要增添機械裝置，從而加大系統(tǒng)的重量，這當然讓人不爽了?！氨?、儲能缸、管道等的重量和體積，以及電解液和碳添加劑等額外所需的重量和體積加在一起，可能使這項技術(shù)在重量上超過現(xiàn)有技術(shù)水準的電池。”此外，隨著時間的推移，經(jīng)過多次充放電之后，它的穩(wěn)定性可能也不及傳統(tǒng)鋰離子電池。
更根本的問題在于，這種新電池的充電太慢，據(jù)卡特說要比傳統(tǒng)電池慢上2～4倍。
這對汽車來說是個令人頭疼的事，因為汽車需要快速傳送動力。一種解決辦法是讓這種電池與傳統(tǒng)電池或超級電容器(它可在幾秒內(nèi)釋放出所存儲的電能)搭配使用，在剎車和加速期間由后者提供緩沖的傳動。
但這種新方案仍然大有潛力。美國爵碩大學材料工程師尤里·高果奇(YuryGogotsi)指出，將能量存儲在“微粒型流體”中的裝置應(yīng)該與幾乎任何一種電池化學體系相容，從而使它對電池行業(yè)未來的革新起到推動作用。高果奇說：“它為電池設(shè)計開辟了一條新路?！?/p>
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