六大動(dòng)力電池技術(shù)盤點(diǎn) 石墨烯領(lǐng)銜?

發(fā)布時(shí)間:2016-07-28   來源:網(wǎng)易汽車

  石墨烯電池目前雖然遭到了巨大的質(zhì)疑,但石墨烯電池仍然具有良好的前景,不失為動(dòng)力電池的研究方向之一,這次就為大家盤點(diǎn)目前領(lǐng)先的6大新一代電池技術(shù)。

  如今,汽車的電動(dòng)化在世界范圍內(nèi)形成潮流,不管是傳統(tǒng)車企也好,“野蠻”入局的新興企業(yè)也好,都紛紛布局電動(dòng)汽車市場(chǎng)。正如燃油車最重要的是發(fā)動(dòng)機(jī),電動(dòng)汽車最重要的非電池莫屬!電動(dòng)汽車行業(yè)能發(fā)展到何種程度全依賴電池技術(shù)的先進(jìn)程度。

  動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)

  通常我們說得最多的動(dòng)力電池主要包括磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池以及三元鋰電池,這三種電池各有優(yōu)缺點(diǎn):

  三元鋰:

  優(yōu)點(diǎn):能量密度高、振實(shí)密度高。

  缺點(diǎn):安全性差、耐高溫性差、壽命差、大功率放電差、元素有毒(三元鋰電池大功率充放電后溫度急劇升高,高溫后釋放氧氣極易燃燒)。

  磷酸鐵鋰:

  優(yōu)點(diǎn):壽命長(zhǎng)、充放電倍率大、安全性好、高溫性好、元素?zé)o害、成本低。

  缺點(diǎn):能量密度低、振實(shí)密度低(體積密度)。

  錳酸鋰:

  優(yōu)點(diǎn):振實(shí)密度高、成本低。

  缺點(diǎn):耐高溫性差,錳酸鋰長(zhǎng)時(shí)間使用后溫度急劇升高,電池壽命衰減嚴(yán)重。

  盡管目前市面上不存在集“能量密度高、耐高溫低溫、循環(huán)壽命長(zhǎng)、安全性好、成本低”于一體的電池,但科技始終在進(jìn)步,近年來有許多“實(shí)驗(yàn)室技術(shù)”取得了突破性進(jìn)展。接下來為您盤點(diǎn)過去一年內(nèi)的前沿電池科技,這其中也許就有未來將普及的新一代電池。(排名不分先后哦)

  NO.1新型石墨烯電池充電7秒鐘續(xù)航35公里

  有這么一種電池,一次充電時(shí)間只需8分鐘,可行駛1000公里……這種電池就是石墨烯電池,也被喚作“超級(jí)電池”。

  事實(shí)上,為了找到理想材料,科學(xué)家可是費(fèi)盡了心思。終于,中科院研究發(fā)現(xiàn),氮摻雜有序介孔石墨烯的性能表現(xiàn)最佳。

  優(yōu)勢(shì):實(shí)現(xiàn)高能量密度、高功率密度;而且還可以通過使用水基電解液,做到無毒、環(huán)保;價(jià)格低廉、安全可靠。

  但是,but,該石墨烯電池號(hào)稱充電7秒鐘,續(xù)航35公里,可想而知對(duì)充電功率的要求會(huì)極高!

  從實(shí)驗(yàn)室到工廠再到市場(chǎng),它還有很遠(yuǎn)的路要走。

  NO.2自主研制的鋰硫電池達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平

  鋰硫電池的優(yōu)勢(shì):原料儲(chǔ)量豐富、環(huán)境友好、成本低廉的高比能量二次電池。最接近實(shí)用化的下一代二次電池技術(shù)。

  鋰硫電池的缺陷:?jiǎn)钨|(zhì)硫是絕緣性材料、電極反應(yīng)活性低且易流失。

  為解決這一系列難題,大連化學(xué)物理研究所先后研制出高性能電池關(guān)鍵材料和關(guān)鍵部件,開發(fā)出大容量鋰硫電池及電池組技術(shù)。

  據(jù)第三方檢測(cè)報(bào)告顯示,該研究組研制的35Ah電池的比能量達(dá)到566Wh/kg(25℃測(cè)量),39Ah電池的比能量達(dá)到616Wh/kg(50℃測(cè)量),1kWh鋰硫電池組的比能量達(dá)到332Wh/kg。

  這是迄今世界上比能量最高的鋰硫電池和電池組。

  NO.3“可呼吸”的鈉二氧化碳電池

  “可呼吸”電池的初級(jí)版本是鋰-氧氣電池:以金屬鋰作負(fù)極,正極為由碳、貴金屬或過渡金屬氧化物等構(gòu)成的空氣電極,放電時(shí)從空氣中獲取氧氣,充電時(shí)再放出氧氣,因此被稱為“可呼吸”電池。

  在此基礎(chǔ)上,南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院以鈉金屬片為負(fù)極,四甘醇二甲醚處理過的多壁碳納米管為正極,成功研發(fā)出“可呼吸鈉-二氧化碳電池”電池,不僅原料豐富、制備方便,同時(shí),將二氧化碳變廢為寶,實(shí)現(xiàn)了資源化利用。

  優(yōu)勢(shì):鈉-二氧化碳電池具有高達(dá)1100Wh/kg的理論比能量,可循環(huán)200次而無明顯衰減,具備很好的可逆充放電活性和穩(wěn)定性。

  NO.4劍橋大學(xué)鋰-空氣電池:充電超2000次能量密度提高10多倍

  鋰-空氣電池一直被業(yè)界譽(yù)為“終極電池”,其能量密度能達(dá)到鋰離子電池的十倍。

優(yōu)勢(shì):劍橋大學(xué)開發(fā)出的鋰-空氣電池模型蓄電能力約為3000Wh/kg,是現(xiàn)有鋰離子電池的約8倍,循環(huán)充放電上千次,首次循環(huán)充放電效率高達(dá)93%。

  不過,目前這項(xiàng)技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室階段,研究人員也表示“商品化還需要至少10年”。

  NO.5半固態(tài)鋰液流電池成本僅為三分之一

  半固態(tài)電池是由美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究人員與一家名為24M的衍生公司合作研制出的一種新型半固態(tài)液流電池。

  優(yōu)勢(shì):每單位體積傳遞的電力是傳統(tǒng)電池的10倍;制造成本為現(xiàn)有電池成本的三分之一;充電一次,電動(dòng)汽車可行駛300公里;易回收利用。

  劣勢(shì):原理和結(jié)構(gòu)與現(xiàn)在的電池完全不同,生產(chǎn)線設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、量產(chǎn)工藝這些東西都得從頭摸索。

業(yè)內(nèi)專家普遍認(rèn)為,如果最后量產(chǎn)成功了,這個(gè)成就可與當(dāng)年索尼發(fā)明鋰離子電池相提并論。

  NO.6新型電池將使電池壽命提升400倍

  美國(guó)研究人員發(fā)明了一種以金納米線為材料的新型電池,可以反復(fù)充放電數(shù)萬(wàn)次。這一突破可能使生產(chǎn)壽命超長(zhǎng)甚至終生無需更換的商業(yè)電池成為現(xiàn)實(shí)。

  納米線的優(yōu)勢(shì):結(jié)構(gòu)極小,導(dǎo)電性極強(qiáng),有很大的表面積以完成電荷的傳輸和存儲(chǔ)。

  納米線的缺點(diǎn):極其脆弱,難以承受反復(fù)充放電和卷繞。

  為了解決這個(gè)問題,美國(guó)加利福尼亞大學(xué)爾灣分校研究人員先為金納米線罩上一層二氧化錳外殼,然后將其卷繞在一起,置入用類似樹脂玻璃材料構(gòu)成的電解質(zhì)中。

  事實(shí)證明,這種設(shè)計(jì)十分穩(wěn)定有效。研究人員在3個(gè)月中進(jìn)行了20萬(wàn)次充放電循環(huán)。沒有出現(xiàn)電池儲(chǔ)電能力下降或納米線折斷的情況。

      關(guān)鍵詞: 六大,動(dòng)力電池技術(shù),石墨烯

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