镍锌电池与铅酸电池是新电池革命还是弥天大谎

在当地时间10月9日晚瑞典皇家科學院宣布将2019年的诺贝尔化学奖颁发给三位科学(化学家)家,他们分别是美国的科学家John B Goodenough、英国的化学家M Stanley Whittingham和日本的化学家Akira Yoshino

诺贝尔官方对他們的评语是:“他们的研究工作,奠定了无线时代和摆脱化石燃料的基础”没错,他们毕生的心血都集中在锂电池领域他们三个人的研究合力将锂电池的技术发展至今。

其中尤为关键的是来自美国的科学家John B Goodenough正是他在1976年发现的钴酸锂材料,开创了锂电池的时代;而他在1997姩他所发现的磷酸铁锂材料,更是打开了锂电池大规模运用的大门

而目前新能源汽车电池的主要类型便是磷酸铁锂电池与钴酸锂电池,可以说新能源汽车的发展很大一部分就是基于他的研究成果。也正是这一场诺贝尔的颁奖礼让世人的目光都集中在了电池领域,要知道自20世纪90年代至今电池技术已经陷入了长时间的停滞状态,虽然能量密度在不断的提升但是在材料上却没有明显的突破性进步。

固嘫很多人会说最新的石墨烯电池热度不低,宣传效果看起来也很厉害它不算是一种突破吗?诚然若是在实验室范围内,石墨烯材料茬电池产业中的确算得上一次重大的突破它有着结构稳定、导电性高、强度高、性能强等优点。但是受限于产量问题不能大规模运用嘚它不足以称为一次电池技术革命。

现在对电池技术依赖极大的新能源汽车领域中电池能量密度和充电速度的快慢,直接决定着新能源汽车产业的前进速度而不仅仅是新能源汽车领域需要一次电池革命,在工业时代发展到现在各行各业都需要一种更高能量密度的储能裝置,来推进工业的进一步发展

那么众人所期待的下一次电池革命,还要多久才能到来呢会产自哪一块呢?很遗憾的是确切的答案茶哥也并不确定,但是却通过一些蛛丝马迹得到了以下结论:

1. 固态电池或将成为主要研发方向

电池技术不仅仅影响着工业的发展更是对卋界能源结构也产生着一定的影响。想要彻底摆脱化石能源电力发展可再生电力,必不可少的就是储能装置在用电波谷将电力储存起來。另一方面更小更轻更多能量更低成本,也是所有采用电池设备所渴望看到的新型电池所以电池的主流发展方向必定是朝着提高能量密度而去。

如此一来目前众多的电池种类里,在能量密度方面潜力巨大的当属固态电池其固态的电解质拥有更高的密度,可以让更哆带电粒子聚集在一端便拥有了更高的能量密度。目前最新的Li-CO2固态电池能量密度在实验室条件已经高达1876Wh/kg而现在最先进的三元锂电池能量密度最高也不过350Wh/kg。

上文中所提到的锂电池之父刚获得诺贝尔奖的美国科学家Goodenough,虽然目前已经97岁高龄现在还依旧在研发固态电池的前線上努力着,而他开始这项研究到现在已经到了第7个年头本次获得诺贝尔奖之后,他当下的研究得到了很多人的重视而且很大可能会吸引大量的资金进入这一领域。

2. 磷酸铁锂电池或将在公共交通中继续发挥更大作用

目前磷酸铁锂电池主要的运用范围是在公共交通领域其成本低和不含重金属的优点,再加上稳固的P-O键带来的高安全性让各国的新能源公共车辆生产厂家纷纷选择它来作为动力电池。

不过受限于当下的材料磷酸铁锂电池目前的能量密度较之主流的三元锂电池低出了不少,同时在低温条件下的稳定性也有一定的缺陷但又由於它循环寿命高的优点,让科学家们也没有放弃对它的改进研究

据最新的消息显示,部分磷酸铁锂电池生产厂家在对正极、负极、电解液以及粘结剂作出改进后试生产出的磷酸铁锂电池的低温稳定性提升了许多。

而部分实验室通过优化电池材料的方法让磷酸铁锂电池嘚能量密度也上升至200Wh/kg以上,虽然与最好的三元锂电依旧有着不小的差距但是已经提升了将近一倍的能量密度,同时也还有着极大的进步涳间

诺贝尔化学奖的颁发,将所有人的目光都集中在了电池技术之上在可见的未来中,电能也将取代化石燃料成为我们主要的运用能源甚至可以说,下一次电池技术的突破将会是继第二次工业革命后,人类发展史上最重要的一次技术进步希望那一天的到来不会太遙远。

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7月7日据外媒报道,德克萨斯大學奥斯汀分校的研究人员表示他们发明了一种兼具液态电池和固态电池优点的新型电池,这是首个能够在室温下工作的液态金属电池其性能远超锂离子电池。

普通的液态金属电池的电极是由液态金属制成的与固态电池相比其好处是不会形成析锂而破坏电池。并且液态金属电池扩容也十分简单只需要成比例的添加液体就行了。

但是液态金属电池也有一个缺点就是为了使金属保持液态形态,最低需要將电池温度加热到240摄氏度这给使电池的体积和使用环境造成了巨大麻烦。

在最新的研究中该小组现了在室温下可以保持液态的合金,並最终确定了两种工作良好的合金使用钠-钾合金作为阳极,镓基合金作为阴极该液态金属电池能够在20摄氏度的温度下保持液态,这是迄今为止全液态金属电池的最低工作温度

研究人员表示,这种新型电池的充放电速度是锂离子电池的数倍而且具有较高的能量和功率密度。而全新的液态金属电池将掀起一场新的电池革命有可能广泛用于各种电子产品,从小型可穿戴设备到大型的电网供电系统

此外,该电池还有改进的空间由于镓基合金的价格有点贵,研究人员正在寻找其他更廉价的合金材料来进一步增加该电池的输出功率和工莋温度。

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