《電子技術(shù)應(yīng)用》
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未來電池概念能否超越鋰離子電池

2018-07-16
關(guān)鍵詞: 移動(dòng) 晶體 電池 能源

  移動(dòng)技術(shù)取決于電池的可用性來支持它。這是我們大多數(shù)人都非常清楚的,因?yàn)槲覀兠刻焱砩隙荚诔潆娢覀兊囊苿?dòng)設(shè)備。鋰電(Li)是目前移動(dòng)設(shè)備的主力和標(biāo)準(zhǔn),與以往的商用電池化學(xué)相比,具有重量輕,性價(jià)比高,可充電的特點(diǎn),能夠提供更高的能量密度。雖然在1970年代開發(fā)的鋰離子電池技術(shù)不幸地接近其理論極限,但其跟上移動(dòng)技術(shù)進(jìn)步步伐的能力的滯后不僅僅是我們的夜間充電儀式,也是由最新的產(chǎn)品介紹,以規(guī)避問題,并提供改進(jìn)的運(yùn)行時(shí)間,包括無線充電和手機(jī)電池的情況下。自從一開始,尋找更好的電池正在進(jìn)行,但現(xiàn)在迫在眉睫,電池的限制不僅限于消費(fèi)電子產(chǎn)品,而且還涉及電動(dòng)汽車行業(yè)和相關(guān)的清潔能源倡議。2013年11月,美國能源部甚至啟動(dòng)了1.2億美元的努力,在五年內(nèi)發(fā)展改變游戲規(guī)則的電池技術(shù),將電池壽命延長5倍于今天的能力。推動(dòng)產(chǎn)生了一系列的活動(dòng),這里有一些未來的電池概念,你會聽到越來越多的關(guān)于。能源部甚至還花費(fèi)了1.2億美元的努力,在五年內(nèi)發(fā)展改變游戲規(guī)則的電池技術(shù),將電池壽命延長5倍于現(xiàn)在的能力。推動(dòng)產(chǎn)生了一系列的活動(dòng),這里有一些未來的電池概念,你會聽到越來越多的關(guān)于。能源部甚至還花費(fèi)了1.2億美元的努力,在五年內(nèi)發(fā)展改變游戲規(guī)則的電池技術(shù),將電池壽命延長5倍于現(xiàn)在的能力。推動(dòng)產(chǎn)生了一系列的活動(dòng),這里有一些未來的電池概念,你會聽到越來越多的關(guān)于。

  錫納米晶體鋰離子電池

  電池通過共享一個(gè)載體電子將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能。今天的鋰離子電池通過從負(fù)極(陽極)向正極(陰極)發(fā)送鋰離子,并在充電過程中反向發(fā)電。電極通常由鈷,石墨,錳或鎳制成,并且不吸收所有的Li離子。錫是一種比較理想的電極,但是吸收離子時(shí),錫晶體可能會變大三倍,而當(dāng)釋放離子時(shí),錫晶體會縮小,就像海綿一樣。為了應(yīng)對體積變化,蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室和Empa的科學(xué)家正在開發(fā)一種微小的錫晶體制成的納米材料,可以有效地吸收和釋放鋰離子,從而使電池的能量倍增。

  金屬空氣電池

  金屬 - 空氣類別中的電池的金屬電極與空氣中的氧氣而不是液體反應(yīng)產(chǎn)生電流。電極最有前途的材料似乎是鋰和鈉,但鋁和鋅也被研究。事實(shí)上,鋅空氣電池,例如Renata的ZA675DP6已經(jīng)在市場上用于助聽器。

  盡管鋰空氣電池的發(fā)展還處于起步階段,但是技術(shù)仍然是最有前途的,比鋰離子電池高5至10倍的理論比能量,對電動(dòng)車行業(yè)尤其具有吸引力。鋰空氣電池的高比能量轉(zhuǎn)換為1000英里的范圍,而鋰離子電池的現(xiàn)有平均值為125英里。

  鈉空氣電池比鋰空氣具有更低的理論能量容量,但更穩(wěn)定,更易于制造,而且比今天的鋰離子電池效率更高。鈉 - 空氣電池的測試也表明,它們可能比鋰空氣具有更高的實(shí)際儲能容量。

  液態(tài)金屬電池

  麻省理工創(chuàng)立,比爾 - 蓋茨(Bill-Gates)支持創(chuàng)業(yè),Ambri開發(fā)了一種使用夾在兩層液態(tài)金屬之間的熔鹽電解質(zhì)的電池。液態(tài)金屬電極(一個(gè)低密度負(fù)極和另一個(gè)高密度正極)之間的組成差異產(chǎn)生一個(gè)電壓。Ambri還獲得了美國能源部高風(fēng)險(xiǎn)早期ARPA-E項(xiàng)目的6.9百萬美元贈(zèng)款,目標(biāo)是將技術(shù)應(yīng)用于電網(wǎng)中的存儲應(yīng)用,從而提高能源系統(tǒng)的效率。

  更多新的電池概念

  其他新型電池概念包括Li-sulpher,其能量密度是當(dāng)今鋰離子電池的3至5倍,以及除了高能量密度之外還提供綠色技術(shù)的糖電生物電池在許多新電池概念用于下一代電化學(xué)電池的開發(fā)??纯茨姆N電池技術(shù)能夠成功實(shí)現(xiàn)鋰離子電池的競賽,但無論如何,消費(fèi)者一定會受益。


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