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簡述燃料電池催化劑的新突破

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2018年05月31日  

  但筆者想要強調的是,這些前瞻技術的成果距產業化都還有一段相當的距離。當然,這里并不是說國內專家的研究脫離了產業化,而是指鋰電本身距離下一代電池技術還比較遠。

  目前國內的共識是,近期通過高鎳三元正極、硅碳負極實現300wh/kg;中期(2025年)是基于富鋰錳基/高容量Si—C負極,實現單體400wh/kg;遠期則是開發鋰硫、鋰空電池,實現單體比能量500wh/kg。

  其中,近期高鎳三元/硅碳負極體系,其實已經存在了,硅碳負極材料和811三元正極材料甚至形成了一定的產業規模,但在實際應用中,國內還沒有哪一家車企量產該體系電池的電動汽車,更別提形成規模化了。

  也就是說,在國內專家的“共識”中,300wh/kg、400wh/kg、500wh/kg的目標是達到,而不是大規模應用。因此,媒體、論壇中頻頻傳出的鋰電技術預言,對于消費者來說還要再打一個折扣。

  而事實上,當前在馬路上行駛的電動汽車,其動力電池絕大部分還是多年前就出現的523三元體系。因此,從應用端來看,最迫在眉睫的提升還不是鋰電池的革新(急也沒有用),而是如何最大化的利用好當前體系的動力電池。

  不過話說回來,從長遠來看,鋰電前瞻技術直接關系到國內新能源行業能否實現彎道超車,因為即便實現了自動駕駛,動力系統的重要性依然不會改變。

  下面就來看看本周鋰電行業都有哪些新技術和大事件吧。

  1、低成本碳基電催化劑大幅提升燃料電池的能量密度

  據外媒報道,英國薩里大學與倫敦瑪麗王后大學的研究團隊制作低成本碳基電催化劑,該產品可被用于陰離子交換膜燃料電池,該款催化劑有助于將燃料電池的能量密度提升至703mW/cm2。相較之下,該領域早前的能量密度僅為50mW/cm2。

  該類催化劑選用了價格便宜的埃洛石作為模板,利用尿素及糠醛分別作為其氮源及碳源,糠醛是一種有機化學物,可利用燕麥、小麥麩或鋸屑制得。然后,再將上述材料加工為黑色細粉,并將其用作氮摻雜碳電催化劑。

  點評:燃料電池催化劑一直是燃料電池領域的研究重點,畢竟鉑電極的成本太高,而不少人詬病的燃料電池功率低也是因為降低成本減少了鉑用量(燃料電池功率密度可以通過鉑電極非線性疊加),燃料電池要真正的大規模應用,新的催化劑必不可少,此外,壽命也是燃料電池的一大制約因素。不過看該研究,新催化劑原料均來自農作物,莫名的有一股不靠譜的鄉土氣息(想起那些用農作物研究鋰電池最后無疾而終的報道)。

  2、新技術使鋰電池"返老還童"

  援引Straitstimes消息,新加坡南洋理工大學研發人員通過增加電池電極實現了讓鋰電池在10小時內恢復95%的可用容量。具體而言,新技術通過新增電極除去影響電池性能的“雜質”物質,使得電池性能得以恢復。

  如果這項技術可以實現商業化,那么這將會對電動車行業帶來極大利好。目前電動車用鋰電池循環次數仍無法令人滿意,在實際使用幾年后電池容量損耗相當大,更換電池的成本使得車輛使用成本激增。全新的電池修復技術可以極大降低電池更換的頻率,提升電動車的性能和性價比。

  點評:其實筆者完全無法想象其原理,增加極片10小時內就能清除電池雜質,就能恢復電池95%的容量。就好像突然有個人過來說自己雜交出了一種水稻,吃完后一個月能排除人體內雜質,使60歲的人返老還童到30歲。而事實上,鋰電池容量衰減的過程是一個個微小偏差不斷積累的過程,那么輕易的就回到過去,大概只有吹牛一種辦法。

  3、新型負極材料2min實現300次充放電

  韓國科學技術研究院發布消息稱,該院聯合首爾大學利用富鋰錳鎳鈷錳氧化物(LMR)材料,制作出可以克服表面熱化現象的新型陽極材料。該技術可以提高電動汽車電池的性能。該研究成果發表在國際學術雜志《納米快報》(NanoLetters)上。

  LMR材料比其它陽極材料能源密度高,安全性強,但在充放電時,結晶結構會出現不穩定現象,這種現象主要發生在陽極材料粒子的表面,在商業化應用上存在局限性。韓國技術使LMR陽極材料表面保持穩定,進而形成快速傳達鋰離子的表面結構,抑制材料熱化現象,制作工藝簡單、便捷。

  研究結果表明,該新型材料在2分鐘內進行300次以上的高速充放電時,維持了原有的特性。該技術可以縮短充電時間、提高行駛距離,同時,陽極材料的合成方法及改善方案可應用于下一代電動汽車及中大型能源存儲系統。

  點評:2分鐘內進行300次以上的高速充放電,也就是平均2.5秒一次充放電,實際充電大概1秒?這已經不是業內常說的快充、閃充了。筆者突然想起半年前日本一家研究所宣稱研發1秒充滿電的黑科技,或許是與韓國的這個研究采用了相同的手法。當然,筆者這里說的手法不是指技術,而是指脫離實際的測量方式,即并沒有真正構成完整的電池體系進行實驗。

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