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电池技术停滞不前了,人类的未来是否被锂电池束缚了?

电池技术停滞不前了,人类的未来是否被锂电池束缚了?

来源:
2019/05/13 09:31
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【摘要】:
自全世界进入和平时代后,全世界的科技技术都在高速的发展。从最初需要半个足球场大的计算机,计算能力不如现在智能手机的阿波罗登月器,到如今可以装进我们口袋的智能手机,科技进步了许多。

自全世界进入和平时代后,全世界的科技技术都在高速的发展。从最初需要半个足球场大的计算机,计算能力不如现在智能手机的阿波罗登月器,到如今可以装进我们口袋的智能手机,科技进步了许多。

但在这几十年间,电池技术为什么没有大跃进呢?人类的未来是否被锂电池束缚了?就如同新能源汽车,最令人头疼的问题就是续航,如果续航问题得到大大提升,比如10000KM,哪里还有汽油车市场。

其实,电池技术一直在发展。我们之所以觉得电池技术没有发展,更多的是我们对电量的需求,远远超越了电池技术发展的速度,再加上很多厂商,都是在屏幕功耗上、处理器功耗上做功夫,继而有了这种错觉。如果拿十年前的电池与如今的锂电池做对比,就会发现,电量、体积、安全性都大大提升了。

除此之外,锂电池的发展现在处于一个瓶颈期,能量密度已经接近其物理极限。那未来的新型电池有哪些呢?现在为大家盘点下:

锂电池的工作原理很简单,就是正极、负极依赖于氧化还原反应,带电的锂离子在电解液中来回穿梭。目前下消费电子领域,锂电池的正极用料是钴酸锂,负极用料是石墨,只要在正负极用料上做文章就会有新的突破。

 

负极材料:石墨烯

石墨烯是现在炒得非常火的应用材料,也掀起了一股石墨烯研发热潮。石墨烯的容量较高,可逆容量约700mAh/g,高于石墨类负极的容量,石墨烯良好的导热性能确保其在电池体系中的稳定性,石墨烯片层间距大于石墨,使锂离子在石墨烯片层间扩散通畅,有利于提高电池功率性能。总之一点,好于石墨。

但目前情况是批量生产工艺不成熟、价格高昂、性能不稳定,石墨烯是率先作为正负极添加剂在锂离子电池中使用。

更换锂离子:钠离子

钠离子电池的工作原理与锂离子相似,充电时,Na+从正极材料中脱出,经过电解液嵌入负极材料,同时电子通过外电路转移到负极,保持电荷平衡;放电时则相反。原理上,钠离子电池的充电时间可以缩短到锂离子电池的1/5。另外,钠资源约占地壳元素储量的2.64%,成本是低于锂。

但钠离子电池能量密度不及锂离子电池,在小型数码产品可能会少见它。

进一步进化:固态锂电池

我们用得最多的还是液态锂电池,而固态锂电池是相对液态锂电池而言,是指结构中不含液体,所有材料都以固态形式存在的储能器件。有几个有点:能量密度高、体积小、柔性化的前景、更安全。

固态锂电池也有成本高的问题,也不是具有特大创新力,但它却是容易实现的一种电池。