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锂电池惨遭“上位”?十大前沿电池技术盘点

  美国阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory,简称ANL)是美国政府最老和最大的科学与工程研究实验室之一—在美国中西部为最大。ANL是1946年特许成立的美国第一个国家实验室,也是美国能源部所属最大的研究中心之一。阿贡的科学和工程师们正在开发新的先进电池和燃料电池,及先进的电力生成和储存系统,以确保美国的能源未来。

  伊利诺理工大学物理学教授Carlo Segre说,与阿贡实验室研究的动力电池技术有望使电动汽车续航里程提升至500英里-1000英里。新技术将基于纳米材料开发的液态电池,这种电池的充电速度比传统电池更快,而且不会排放二氧化碳。

  同时,Carlo Segre称,与锂离子电池相比,新型动力电池的安全性更高,因为这种电池内部没有可燃性材料,温度也极容易控制。另外,根据阿贡实验室研究员Elena Timofeeva的介绍,新电池存储太阳能和风能的方式更为便捷。不过目前我们知道的是电动汽车单次充电续航里程一般为40英里-100英里,如果将这一数字提升至500英里-1000英里,也就是翻十倍之多,那纯电动汽车也就能掌握汽车行业的命运了,不过这项技术何时能面世还是个未知数,成功与否还有待市场检验。

  八、锂电池“表妹”锂硫电池“上位”记

  一种工业废品、一点塑料,再加上不太高的温度,或许就是引爆下一个电池革命的导火线。

  美国国家标准与技术研究所(NIST)、亚利桑那大学和韩国首尔国立大学的研究人员携手,研制出了一种廉价、高功率的锂硫电池。

  研究人员表示,新电池的性能可与目前市场上占主流的电池相媲美,而且,经过500次充放电循环后功能无损。

  过去数十年来,锂离子电池的能量密度不断提高,广泛应用于智能手机等领域。但锂离子电池需要笨重的阴极(一般由氧化钴等材料制成)来“收纳”锂离子,限制了电池能量密度的进一步提高。这意味着,对诸如长距离电动汽车等需要更大能量密度的应用来说,锂离子电池有点力不从心。

  因此,科学家们将目光投向了锂离子电池更纤瘦的“表妹”——锂硫电池身上,后者的阴极主要由硫(石油工业廉价的副产品)制成。硫的“体重”仅为钴的一半,因此,同样体积的硫收纳的锂离子数为氧化钴的两倍,这就使得锂硫电池的能量密度为锂离子电池的数倍。

  但硫阴极也有两大劣势:首先,硫容易与锂结合,形成的化合物会结晶;其次,不断的充放电循环使硫阴极容易破裂,因此,一块典型的锂硫电池经过几次循环就成了无用之物。

  据物理学家组织网6月4日报道,在最新研究中,为了制造出稳定的硫阴极,研究人员将硫加热到185摄氏度,将硫元素由8个原子组成的环路融化成长链,随后,他们让硫链同二异丁烯(DIB,一种碳基塑料前体)混合,二异丁烯让硫链连接在一起,最终得到了一种混合聚合物。

  他们将这一过程称为“逆向硫化”,因为其同制造橡胶轮胎的过程类似,关键的区别在于:在轮胎中,含碳材料会聚集成一大块,硫则点缀其中。

  科学家们解释道,添加二异丁烯使硫阴极不那么容易破碎,也阻止了锂硫化合物结晶。研究表明,硫和二异丁烯的最佳混合为二异丁烯占总质量的10%到20%。如果太少,无法保护阴极;如果太多,电化学性能不活跃的二异丁烯会降低电池的能量密度。

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