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细数前沿锂电池技术及其“虎视眈眈”的对手

  锂电池在我们的生活中到底扮演着一个什么样的角色呢?

  不知道您闲暇时分有没有思考过类似的问题。但即便对此一无所知,看看您手上握着的手机,大概心里也会有个底儿。除非是立志要过原始化的生活,否则锂电池就肯定会在您的生活中占据一席之地。

  好的,这个很确定,那锂电池有没有什么是困惑到您的呢?可能很多人会一拍大腿,道出“续航”二字。作为“不玩手机就会死星人”,这个大概是关系到生命的大事。

  那有没有什么办法能很好地解决手机或是其它需要使用到锂电池的设备的续航问题呢?答案是暂时还没有。

  其实,目前存在于实验室中的一些电池“号称”能解决这个问题,但是无法商用就约等于不存在。当然,种种瓶颈在未来都会引刃而解。我们不妨先一睹为快,看看这些前沿锂电池技术及其“虎视眈眈”的对手们上演一场精彩绝伦的科技大战吧。

  锂电池世界的“四大金刚”

  1、全固态锂电池

  中国工程院陈立泉院士曾经说过:“下一代锂电池应是全固态锂电池,如果现在还不布局全固态锂电池,将会错失发展时机。”

  全固态锂电池之所以称为“全固态”是因为其电极和电解液都是固态的。全固态电池有一个很突出的优点,安全性比液态锂电池要高许多,不易发生爆炸,而且其功率重量比较高,可以有效地缩小体积,所以业内认为它是电动汽车理想的动力来源之一。

  除安全性较传统锂电池优越外,全固态锂电池还有一个很大的优势,就是充放电循环寿命很长,最长可达45000次,并保存95%的初始容量,这点让其它种类电池望尘莫及。

  年初Sakti3公司曾获得戴森公司1500万美元的研发投资资金,就是与固态电池相关。Sakti3声称已制造出能量密度达每公升1.1kWh(即550Wh/kg)的电池,这一能量密度要比锂离子电池高出约50%,能让电动车的续航里程从256英里(约412公里)提升到480英里(约772公里),但这一数据没有经过独立测试。

  这么牛的电池为何不能商用呢?目前瓶颈主要存在如下:

  1、室温电导率普遍较低(<10-3S/cm),电池倍率充放电性能较差;

  2、固态电解质/电极间界面阻抗大,界面相容性较差,界面锂离子电导率较低,固态电解质在充放电过程中体积膨胀和收缩,导致界面容易分离;

  3、低温性能仍然有待进一步提高;

  4、有待设计和构建与固态电解质相匹配的电极,研究和开发出适合于固态电解质的锂离子电池体系。

  2、锂硫电池

  锂硫电池是以硫元素作为电池正极,金属锂作为负极的一种锂电池,基于硫与锂之间的可逆电化学反应来实现能量储存和释放。其理论比能量可达2500 Wh/kg(能量密度为1675mAh/g),远远高于目前商用的锂离子电池。而且值得一提的是,硫的成本较低,并且对环境友好,基本不会造成污染。所以锂硫电池是一种非常有前景的锂电池,有望被应用于动力电池、便携式电子产品等领域。

  但是,锂硫电池的应用难度与其优点一样为众人所知,主要存在以下三个问题:

  1、锂多硫化合物溶于电解液,可能降低硫电极的稳定性;

  2、硫作为不导电的物质,导电性非常差,不利于电池的高倍率性能;

  3、硫在充放电过程中,体积的扩大缩小非常大,有可能导致电池损坏。

  解决的方法要从电解液和正极材料两个方面入手,科学家门正在研究中。

  锂硫电池最大的意义是能真正提升电池容量是,相信很快,我们便不会为尴尬的智能手机续航力而烦恼了。

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