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超越锂离子,来看看几款未来电池

作者:  时间:2018-11-15 18:11  来源:

移动科技对电池有一定的依赖性。我想这一点人人皆知,因为人们每晚都需要给移动设备充电。相比下一代商业电池,目前的锂电池属于轻量级、具有成本效益、可充电且能提供更高能量密度,是用于移动设备供电的标准产品。诞生于20世纪70年代的锂电池技术正接近其理论极限,其性能已跟不上目前移动技术发展的步伐,以下几点便是佐证:除了其繁琐的夜间充电,最新的产品介绍都在规避电池问题,并不断完善运行时间,包括无线充电和移动电池等。这仅仅是一个开端,寻求更好的电池之旅正在继续。但同时,目前又存在紧迫性,因为电池受限的情况不仅仅在于消费类电子产品,还在于电动汽车行业和相关的清洁能源产业。2013年11月,美国能源局甚至投入1.2亿美元,用于在未来的5年内开发一项改变行业游戏规则的电池技术,这项技术将会使电池的使用寿命延长5倍。这项举措也引发了一系列的活动,以下便是有关未来电池发展的理念。

锡纳米晶体锂电池

电池通过共享一个共同的电子载体,将化学能转换成电能。目前,锂电池通过将锂离子从负电极(阳极)发送至正电极(阴极),以此进行发电,反向亦然。电极通常由钴、石墨、锰、镍组成,其不吸收所有的锂离子。锡是一种更为理想的电极,但锡晶体吸收离子后体积会比原来大三倍,而释放离子后体积又会缩小,就像一块海绵。为了处理体积变化,来自ETH Zurich(苏黎世联邦理工学院)无机化学实验室和Empa(瑞士联邦材料测试与研究实验室)的科学家们开发了一款由小型锡晶体构成的纳米材料,其可以有效地吸收和释放锂离子,因此可以将电池的功率提升一倍。

金属空气电池

金属空气类电池的金属电极不与液体发生反应,而是与空气中的氧气发生反应,以此产生电流。而最具潜力的电极材料似乎是锂和钠,但铝和锌也被研究过。事实上,锌空气电池,如Renata ZA675DP6已经用于助听器市场。

虽然锂空气电池的发展仍处于起步阶段,但这项技术却十分具有前景。从理论上讲,锂空气电池比锂电池的能量高5至10倍,故而对于电动汽车行业极富吸引力。锂空气电池的高能量可以使电动汽车行驶1000英里,而使用现有的锂电池,行驶距离平均不过125英里。

理论而言,钠空气电池的能量比锂空气电池低,但却更加稳固且更容易创建,且其比目前使用的锂电池更具效率。有关钠空气电池的测试也表明,其实际储存能量比锂空气电池要高。

液态金属电池

Ambri公司由MIT(麻省理工学院)创立,得到了比尔·盖茨的支持。其开发了一款使用熔盐电解质的电池,并覆盖在液态金属中。液态金属电极之间的差异——低密度负极和其它高密度正极便形成了电压。Ambri也获得了美国能源局高风险初级阶段ARPA-E项目690万美元的资助,旨在开发针对能源储存应用程序的技术,使能源系统更加高效。

更多有关新电池的概念

其它新电池概念包括锂-硫,其能量密度是目前锂电池的3至5倍;还有绿色技术的糖动力生物电池,除了高能量密度,其也是下一代电气化电池发展的新概念。这是一场竞赛,究竟谁能胜过锂电池脱颖而出,让我们拭目以待。但无论谁是最终的王者,消费者都会受益无穷。

原文链接:http://www.mouser.com/applications/low_power_beyond_lithium/



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