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2014锂电池格局:空气电池石墨烯遥遥无期?

2014-08-25 00:01
来源: 锂电网

  塞格雷说,“我认为归根结底,锂如此好的原因在于,它非常轻,而且能够轻易地穿透隔离膜。而且其产生的电压是已知材料中最高的之一。”

  锂并不是锂电池里的唯一材料,其中还混有锰(个人电子产品和交通工具)、磷酸铁(高强度工作)和其他金属。为了产生电压,这种混合物会流经另一种材料:石墨、钛溶液、硅和不同形式的碳(依情况而定)。对于大多数在相对安全的环境中所使用的非工业设备来说,流经石墨的是锂锰氧化物,因为这种材料价格低廉,相对安全,而且密度高。

  但是这一老产品也存在一些问题。这一进程会在一个高密度空间内产生热量,需要采取一些冷却措施。(例如,与特斯拉车身长度相当的液态冷却设备担负了大量的冷却工作。)传导锂离子的电解液增加了电池的重量。电芯的容量在一段时间后就会下降。充电会让锂离子回流,但这一进程可以更快一些。充满电解质的高密度锂电池在发热量超过一定程度之后有时会爆浆或爆炸,虽然这一情况很少见。

  今后我们可能会使用空气

  IBM研究院(IBM Research)科技部主任钱德拉塞卡尔·纳拉延是电池500项目(Battery 500 Project)的成员。该项目的目标是,开发能够提供行驶500英里路程所需电量的电池。IBM公司自身并不会生产电池,而是与消费类产品制造商开展合作,将这一技术带到现实中。

  经过多年的努力之后,纳拉延看到了锂-空气技术的前景,即用汽车自身补给的氧气取代石墨和其他的金属。这类电池可以变得更轻,更安全,而且供电时间也更长。但是研发新的混合物,将它们制成新材料,并检测其在数千辆汽车上的安全性,需要花费非常漫长的时间。

  纳拉延说:“目前没有一个指导性原则显示,我们能够年复一年地获得进步,也没有捷径可以走。要得到这种范式,唯有创建一种全新的化学反应,而这一点并非创新所能企及的。”

  当前,锂-空气电池必须克服堵塞、内部腐蚀和稳定性问题。即便空气电池能够顺利地演变为一种可行产品,纳拉延认为,在今后,电池技术将不再是“通用型”。“例如,对于电网存储来说,它或许不是什么好技术。尤其是有尺寸要求的行业,我们或许很快将看到多种多样的电池类型。”

  当前我们能做些什么:降低价格

  凯特林大学(Kettering University)的凯文·白和周轩(音译)在实验室中从事电池行业研究,但他们的谈吐更像是买车人而不是实验室的书呆子。周轩表示,现今的混合动力车存在多方面的优缺点。

  周轩说:“目前,混合动力的售价是每千瓦时500-600美元,但合理的价格应该是200美元。而且冷却系统的价格跟电池的价格是差不多的。如果汽车需要6,000美元的电池,那么就需要6,000美元的冷却系统。”此外,凯文·白指出,这类电池的体积蚕食了本应属于后备箱或乘坐的空间。两位科学家也认为,电动汽车不应给人们带来沉重的财务负担。

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