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2019年电池领域的六大重要突破

http://china.chemnet.com/ 2019-12-10 16:29:55 电缆网


  电池无疑是2019年的热点关键词。从汽车制造商到消费电子产品制造商,再到所有关心环境的电池技术的进步,社会的方方面面都将从中受益。本文盘点了2019年电池领域最重要的几个技术突破。

  1. 高温条件下可充电

  理想情况下,为我们的移动设备和电动汽车供电的锂离子电池在充电时应保持在一定的温度范围内,否则会存在退化的风险,并且使用寿命会短得多。但是,如果我们能够安全地进行充电,则可以在较高温度下也可以充电,也就意味着更高的效率,因此可能会大大缩短充电时间。

  10月,宾夕法尼亚州立大学的一个研究团队演示了一种新型电池来吸收热量。科学家通常认为在60°C(140°F)左右为电池充电是禁止的,但是研究人员的设备仅在10分钟内就可以达到这些温度,然后迅速冷却,将有害影响降至最低。

  突破的重点是薄的镍箔,科学家将其附着在电池的负极端子上,以使其在电子流过时迅速变暖,然后再次迅速冷却。通过这种方法,团队可以在这样的温度下达到1700多次循环安全地为电池充电。科学家说,这样做的效率如此之高,相当于在短短10分钟内为200至300英里(320至480公里)范围内的电动汽车充电。

  2. 充电同时可捕捉二氧化碳

  10月份,麻省理工学院的一个研究人员团队演示了一种新型电池,该电池具有从周围空气中捕捉二氧化碳的能力。该设备被称为“电摆”电池,它使用一堆电极涂覆了称为聚蒽醌的化合物,从而使它们能够吸收恰好在附近的CO2分子。

  当电池充电时,该过程自然发生,直到电极充满CO2。此时,可以将其释放以吸收CO2分子,以供收集和用作工业产品。该小组表示,实验室的测试表明,其电动摆动式电池可以持续7,000个充电周期,效率仅下降30%。现在,研究人员把目光投向了20,000至50,000个周期。

  3. 锂-二氧化碳电池可完全充电

  锂-二氧化碳电池的能量密度是锂离子电池的7倍以上,但是到目前为止,开发出可以反复充电的版本非常困难。这是因为在充电过程中,电池催化剂上会积碳过多。

  9月,伊利诺伊大学芝加哥分校(UIC)的科学家报告了解决积碳问题的方法,证明了他们所称的第一个能够完全充电的锂-二氧化碳电池。

  该电池利用内置在阴极中的二硫化钼的“纳米片”以及由离子液体和二甲基亚砜组成的混合电解质,这种材料组合防止了碳在催化剂上的堆积,并使电池能够在500个连续循环中进行充电。

  4. 具有熔融硅核心的电网级储能

  风能和太阳能等可再生能源可以产生大量电力,但它会存储该电力,以备不时之需,这是天气的不确定性所要求的。早在4月,澳大利亚初创公司Climate Change Technologies(CCT)推出了一种它认为比标准的锂离子供电电网存储方案更有效的解决方案。

  其热能设备(TED)被称为世界上第一个可工作的热电池。它是一种模块化电池,可以从任何来源馈电,并用它来熔化绝缘室内的硅。然后,热机可以根据需要提取此能量以供使用,每个TED盒都可以存储1.2 MWh,而各个单元都可以连接起来,以制造尺寸可能不受限制的电池。

  根据CCT,该系统的一大优点是熔融硅不会像锂那样降解。在测试中,该公司表示其电池在3,000个测试循环中均未显示出退化迹象,并且预计它们可以使用20年或更长时间。除了使用寿命长之外,据称TED电池每单位容量可存储的能量是锂离子电池的六倍,价格约为其价格的60%至80%。

  5. 能量密度加倍

  锂离子电池可以携带足够的能量来维持您的手机一天的工作时间,或者通过电源为笔记本电脑供电,但用于运输时会受到限制。这是因为与传统燃料相比,汽车和飞机上内置电池的能量密度显得太过苍白,这意味着如果不加大其重量就不能增加续航里程。

  10月,通过澳大利亚迪肯大学前沿材料研究所提出了一个有希望的路径,科学家演示了一种新型电池,该电池具有由市售聚合物制成的固体电解质。这被认为是“科学界中无液体和高效地运输锂离子的首个实例”。

  通过避开容易着火的挥发性液体电解质,电池应该更安全,但其潜力并没有止于此。研究人员说,这种类型的设计最终还将允许使用锂金属阳极,这可以使锂电池的密度增加一倍。这可能会导致电动汽车具有更大的续航航程,而电动飞机则会行驶有意义的距离。

  6. 全球最大储能项目扩建

  2017年,特斯拉赢得了建造世界上最大的锂离子电池的合同,为南澳大利亚州提供了129 MWh的额外存储容量,最大输出功率为100 MW。

  现在,根据一项新的协议,南澳要求将其进一步增加64.5MWh的容量、以及50MWh的输出。这项定于2020年中进行的项目,将使得全球最大电池设施的规模增加约50%。

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