鉅大LARGE | 點擊量:1054次 | 2019年05月08日
鋰電池的下一代是什么電池
單論更高能量密度/比能量的二次電池(排除燃料電池、核電池,因為它們是一次電池,比如氫燃料電池、金屬/空氣燃料電池,燃料電池應(yīng)該去和石油、天然氣、生物乙醇、內(nèi)燃機、蒸汽機對比,比效率、比功率、比成本、比污染,無論如何也比不到鋰離子電池頭上,頂多能配鋰離子電池弄個電電混動,但是內(nèi)燃機也有配鋰離子電池做油電混動啊,也是一樣的),理論上的最高比能量體系是鋰/硅體系或者鋰/空氣(真)體系,這兩個體系都未必一定能實現(xiàn)。
金屬鋰負極已經(jīng)研究了三十多年,現(xiàn)在熱門的體系鋰硫、鋰空、全固態(tài)電池都是通過使用金屬鋰才能獲得高比能量,但是金屬鋰負極的枝晶問題這三十多年是沒有解決的,不知道有沒有可能解決,在我看來是停滯三十年沒什么實質(zhì)進展的。
現(xiàn)在研究的鋰氧氣電池算上氧氣罐重量的話能量密度應(yīng)該是低于常規(guī)電池的,除非實現(xiàn)真正的空氣作為電極反應(yīng)物才是有意義的工作,也很難,因為氮氣也和鋰反應(yīng),空氣中能和鋰反應(yīng)的東西太多了。
硅的問題現(xiàn)在在一步步的走,添加量在一點點增加,可能是最接近量產(chǎn)(低硅含量的體系已有量產(chǎn))的一項吧。
其它的金屬元素(Na電池、Mg電池、Zn電池、Al電池)比能量沒有能夠超過鋰的,我想一定不會是下一代電池,為什么一定要研發(fā)一個理論上就比上一代產(chǎn)品性能要差的體系呢?
輔材上,石墨烯啊固態(tài)電解質(zhì)啊什么的,影響不大,頂多就是錦上添花(如果不是添亂的話,現(xiàn)在看石墨烯起到的負面效果的可能性還要大一點),算不上新一代吧。
至于更高倍率的電池如超級電容、贗電容這些,我不認為能算下一代,因為只要肯降能量密度,總有辦法做到更高倍率的,比能量是一個熱力學(xué)的問題,比功率是個動力學(xué)的問題,熱力學(xué)的問題無疑更基礎(chǔ)一些,動力學(xué)的問題無論如何無法超出熱力學(xué)劃定的范圍。
所以差不多就這樣了,終點算成是金屬鋰配硅,大概比能量1000Wh/kg,現(xiàn)在是300Wh/kg,看中間怎么分、分幾代。
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