詳細(xì)了解三鋰離子電池更換技術(shù)

張博士介紹以下三個(gè)熱電池技術(shù),其中大多數(shù)仍在實(shí)驗(yàn)室里。雖然仍有很長(zhǎng)的路要走商業(yè)化生產(chǎn)之前,我們相信移動(dòng)電子設(shè)備的快速發(fā)展將新增電池的成本,這無(wú)疑會(huì)加速技術(shù)和商業(yè)中斷。

手機(jī)、平板電腦和可穿戴設(shè)備都在蓬勃發(fā)展，但電池是所有這些設(shè)備的瓶頸之一。大多數(shù)智能手機(jī)的新用戶對(duì)電池壽命感到絕望他們過(guò)去可以用手機(jī)運(yùn)行4至7天，但現(xiàn)在要每天充電。

鋰離子電池是目前最主流的二次充電電池，并受到了贊助商和業(yè)內(nèi)人士的看好方向，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，其能量密度要實(shí)現(xiàn)兩倍的提高，可能還不大。在智能手機(jī)中，人們上網(wǎng)的時(shí)間更長(zhǎng)、速度更快，而支持芯片必須更快。與此同時(shí)，屏幕越來(lái)越大，能源成本也在新增，盡管所有的節(jié)能措施都有所改進(jìn)。我國(guó)科學(xué)院國(guó)際電池專家張躍剛博士表示，用智能手機(jī)打一個(gè)星期的充電電池可能是不夠的。

能量密度是電池質(zhì)量的核心指標(biāo)之一，其策略是在更輕、更小的電池中儲(chǔ)存越來(lái)越多的能量。以比亞迪的鋰離子電池為例，按重量和體積計(jì)算，鋰離子電池目前的實(shí)際用電量分別為100-125瓦時(shí)/公斤和240-300瓦時(shí)/升。特斯拉S型電動(dòng)汽車使用的松下筆記本電池的能量密度為170瓦時(shí)/公斤。在我們之前的報(bào)告中，美國(guó)Enevate公司通過(guò)改進(jìn)陰極數(shù)據(jù)，可以將鋰離子電池的能量密度提高30%以上。

要以指數(shù)方式新增電池的能量密度，你必須依靠下一代電池技術(shù)。張躍剛博士向我們介紹了以下三種熱電池技術(shù)，其中大部分仍處于實(shí)驗(yàn)室階段。雖然距離商業(yè)化生產(chǎn)還有很長(zhǎng)的路要走，但我們相信，移動(dòng)電子設(shè)備的快速發(fā)展將新增電池的成本，這必將加速技術(shù)和商業(yè)上的顛覆。

鋰硫電池

鋰硫電池是鋰離子電池的一種，是以硫元素為正極，鋰金屬為負(fù)極的鋰離子電池，其理論能量密度約為鋰離子電池的5倍，尚處于發(fā)展的早期階段。

目前鋰硫電池是鋰離子電池普遍看好的新一代鋰離子電池，目前進(jìn)入研究實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)域和各種前期資金，商業(yè)化前景一致樂(lè)觀。

然而，鋰硫電池也面對(duì)著許多技術(shù)挑戰(zhàn)，尤其是使用負(fù)極電池?cái)?shù)據(jù)的化學(xué)性質(zhì)和不穩(wěn)定的金屬鋰，這是對(duì)電池安全性的一大考驗(yàn)。此外，穩(wěn)定性、公式、流程等諸多方面還面對(duì)著許多未知的挑戰(zhàn)。

目前，英國(guó)和美國(guó)有不止一家機(jī)構(gòu)在研究鋰硫電池，一些公司表示，它們將于今年推出這種電池。在他伯克利的實(shí)驗(yàn)室里，他也在研究鋰硫電池，結(jié)果令人滿意，電池在一個(gè)更苛刻的測(cè)試環(huán)境中經(jīng)歷了3000多次循環(huán)。

鋰空氣電池

鋰空氣電池是以鋰為正極，空氣中的氧為負(fù)極反應(yīng)的電池。鋰陽(yáng)極的理論能量密度是鋰離子電池的近10倍，因?yàn)殛?yáng)極金屬鋰的質(zhì)量非常輕，而活性陰極材料氧存在于自然環(huán)境中，不要儲(chǔ)存在電池中。

鋰空氣電池在技術(shù)方面面對(duì)更多挑戰(zhàn)。除了金屬鋰的安全保存問(wèn)題外，氧化反應(yīng)形成的鋰氧化物過(guò)于穩(wěn)定，只有借助催化劑才能完成和還原反應(yīng)。另外，電池周期數(shù)的問(wèn)題還沒(méi)有解決。

與鋰硫電池相比，鋰空氣電池的研究還處于早期階段，目前還沒(méi)有公司投入商業(yè)研發(fā)。

鎂電池

鎂電池是以鎂為負(fù)極，某些金屬或非金屬氧化物為正極的原電池。與鋰離子電池相比，鎂電池具有更好的穩(wěn)定性和更長(zhǎng)的使用壽命。因?yàn)殒V是二價(jià)元素，所以它的質(zhì)量更大