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锌空气电池和下一代硅锂电池研究应用

导读: 首先讲一下锌空气电池我们最新的进展。这个能源非常重要,大家都知道,特别是锂电池。主要的应用是集中在这几个方面,第一个方面就是交通,还有一个更大的市场现在正在展开,就是新能源的储备,比如风能、太阳能,还有跟国家电网连在一起的大规模储能以及可穿戴式电源。

  近日,加拿大滑铁卢大学锌空气电池第一人陈忠伟博士发表了题为《锌空气电池和下一代硅锂电池研究应用》的演讲报告,以下是演讲报告实录:

  大家好,很荣幸能有机会到工业界的论坛来讲一下学术方面的问题,今天我首先第一个讲一下我们在锌空气电池方面的技术和产业化方面的问题。第二个,我们做了很多硅基锂离子电池的应用和研究,所以今天也跟大家讲一下这方面的研究。

  我原来是在加州大学上的博士,2008年之后到了滑铁卢大学担任教授职位,滑铁卢是在加拿大的滑铁卢,滑铁卢离多伦多一个小时车程,离纽约七八百公里,到芝加哥也非常近。滑铁卢大学在西方是一个比较年轻的大学,它是1957年建校。这个大学建校有两个特色,第一个特色,它的本科教育是要五年完成的,本科生有两年必须在企业或者科研院所进行实习才能拿到学士学位,所以毕业生最大的好处是企业非常喜欢,因为他知道企业需要什么。

  然后滑铁卢还有一个非常特别的地方,就是我们的专利权它是属于教授跟科研人员的,学校不参与专利的争夺权,完全属于教授。正因为这个政策,导致了滑铁卢其实是加拿大的高科技三角区,有几百家高科技创业公司在那里。特别有一个东西大家都知道,黑莓手机,其实是由滑铁卢的一个本科生创办起来的,曾经辉煌过,现在不怎么样了,但是他那个创业氛围还是非常重的。

  我是属于化学工程跟机械工程的教授,我们其实是加拿大最大的工程学院,也是北美最大的工程学院之一。我还是属于纳米工程学院的教授,我们是北美第一个有本科纳米工程的学校,这个楼是我们那个黑莓校友花了1.6亿美元捐助建的,里面有最先进的纳米技术,纳米材料的表征设备,对我们电池材料的研究帮助也非常大。

  我的课题组主要是做高能材料,高能材料你看这图上面,能源材料有三个方面的应用,第一个应用是燃料电池,我在美国加州读博士的时候我是做燃料电池的,然后2008年加入滑铁卢大学之后,我们同时开始做锂电池,包括锂离子电池,还有钠离子电池,同时还做了锌空气电池的研究。

  这是我们在滑铁卢的团队,40个人左右,我们锂电池主要是跟通用汽车公司合作。燃料电池主要是跟巴拉德公司合作,其他的一些包括美国能源部的项目,现在我们有两个正在做。

  今天首先讲一下锌空气电池我们最新的进展。这个能源非常重要,大家都知道,特别是锂电池。主要的应用是集中在这几个方面,第一个方面就是交通,还有一个更大的市场现在正在展开,就是新能源的储备,比如风能、太阳能,还有跟国家电网连在一起的大规模储能,这是必须解决的问题,因为我们要把垃圾电变成优质电,必须有大规模的电能储备。还有可穿戴式电源。

  谈到电池技术的话,有几个参数是比较重要的,左上角是能量密度,右上角是功率密度,左下角是寿命,右下角,最重要的一个,是成本。这四个参数决定了你这个电池能够适应什么样的市场,能不能占领市场。在现阶段的话,特别是电动汽车的推广方面,还有手机电池,笔记本电脑电池这方面,对能量密度的要求显得尤为重要,比功率密度更重要。

  所以现在许多学术界主要的研究就是怎么进一步提高它的能量密度,这是首要任务。在提到能量密度的同时,你必须让这个电池有足够长的寿命,这是非常关键的。然后还有成本,这几个因素基本上缺一不可。

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