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锂空气电池在未来很有可能会击败锂电池

锂空气电池在未来很有可能会击败锂电池

来源:
2021/08/24 15:08
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【摘要】:

  锂空气电池可能在未来击败它们

  卡耐基梅隆大学的技能上升曲线显示了需要多少新技能才能与锂电池竞争。

  每隔几周,我们就会看到关于电池技术圣杯的最新新闻,它将使我们能够在几分钟内为智能手机充电,驾驶电动汽车行驶数百英里,并开发出廉价、可靠的存储可再生能源的方法。

  但这些改变游戏规则的电池似乎并没有在头条新闻之外留下自己的印记。这是怎么回事?

  卡耐基梅隆大学机械工程学院的助理教授VenkatViswanathan也提出了同样的问题。在最近发表的一篇论文中,他和他的同事提出了一个量化电池化学研究进展的炒作周期。

  研究人员统计了新发表的关于特定电池化学机制的技能论文,以确定技能在技能上升曲线上的位置:从起点和希望的顶峰到稳定的生产周期。毕竟,锂电池是存在的。

  这个图表展示了一些不同类型的电池技能。锰离子电池、钠离子电池和锂硫电池的工作原理都与锂电池相似,但它们在能量密度(选择电池的尺寸或重量)和成本方面有潜力击败锂电池。例如,硫锂电池,由于成本低,有可能比目前的锂电池便宜得多。但现在的锂硫电池不稳定,容易大幅降低能源效率和自放电。此外,当离子穿过锂硫电池时,它的电极可以膨胀多达80%,这使得很难找到保持电池形状的材料。但是锂硫电池,最有前途的技术之一,已经发展到维斯瓦纳坦和他的学生所称的希望的顶峰。

  除了锂电池,锂空气电池是唯一跳过泡沫破裂低谷,进入开明复苏的电池。锂空气电池拥有完全不同的储能技术,有潜力击败锂电池。电池以金属锂为负极,在正极与空气中的氧气直接反应。由于其中一种反应物是空气,从理论上讲,一个电池可以储存和其他电池一样多的能量,只要使用一半的材料,它的组件就可以减半。这一优势对于电动汽车来说尤其明显,因为电动汽车的电池组较小。但是锂空气电池要达到传统锂电池的成本和寿命还有很长的路要走。

  维斯瓦纳坦的研究价值在于帮助我们预测不同电池技术的发展阶段。尽管有创新,锂电池仍然是便携式电子产品、电动汽车和电网设备的赢家。也许在几年内,我们会看到锂空气电池取代锂电池,电动汽车将比汽油和柴油汽车更具竞争力。但锂空气电池仍处于上升阶段,要达到锂离子水平还有很长的路要走,更不用说与化石燃料竞争了。

  关于作者:RobertFares,德克萨斯大学奥斯汀分校博士后研究员,主要研究新能源技术对经济和环境的影响。

 

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