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电池家族传统与新贵之争:电池“变形记”

2015-07-09 08:38来源:经济日报作者:王轶辰关键词:超级电池石墨烯电池锂电池收藏点赞

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自从纯电动汽车成为市场的焦点之后,关于超级电池的消息就不绝于耳。一次加注只需3分钟的氢氧燃料电池,一次充电巡航里程高达1000公里的石墨烯电池,创新电池结构的半固态锂电池……似乎那些长期占据绝对市场份额的铅酸电池、锂离子电池等传统电池,分分钟就要被这些“家族新贵”革了命。

然而,事实真的如新闻里描述的那样么?从电池研发的历史上看,纵使电池行业发展了200多年,市场依然被技术经济性最成熟的铅酸电池和锂离子电池占据;特别是近20年,电池每年能量密度稳定提高3%至6%,已实属不易。一种适用电池的新材料从开发到产业化,周期十分漫长,一般需耗时18至20年。

纵观五花八门的“新型电池”,亮眼的实验室数据无法代表产业化能力,单一指标优势也不能以偏概全,虽然人们都急盼着能够尽快发生电池革命,但可能还需要经历更长时间的等待。

半固态锂电池:结构上的改变

日前,美国麻省理工学院的研究人员蒋业明与一家名为24M的衍生公司合作,提出一种制造锂离子电池的不同工艺:半固态锂离子电池。该发明人宣称不仅有望显著降低生产成本,还能提高电池性能,使其更易于回收,这给纯电动汽车性能的提升带来了全新想象。消息一出,引发业界关注。

实际上,这种电池的原理并不复杂,与现有锂离子电池设计类似。电极单元是细小的锂化合物粒子与液体电解液、导电添加剂混合形成的泥浆,电池使用两种泥浆,一种带正电,一种带负电。两种泥浆分别通过铝集电器和铜集电器收集电子,正极室和负极室之间有一个能传递离子、防止电子传递的隔膜。电池的充放电原理和锂离子电池一样,通过锂离子在正极室与负极室穿梭通过隔膜,电子通过外电路传输完成。

“相较于蒋业明之前发明的半固态液流电池,半固态锂离子电池实际上更接近于锂离子电池的设计。”中国科学院物理研究所研究员、电池专家李泓接受《经济日报》记者专访时说,现有的锂离子电池采用多层薄膜电极设计,而这种电池采用厚电极,在结构设计上得到了简化,减少了集流体、隔膜所占的电池总重量的比例,在采用正负极材料相同的情况下,可以提高电池的能量密度,工艺成本有望降低。

半固态锂离子电池由于采用厚电极,单层隔膜,无法实现快速充放电,也意味着在动力上没有优势,这是制约其在电动汽车上大规模推广的一大缺陷。李泓建议说,并不是所有电池应用都对高功率有要求,如果能够找到合适的应用场景,并且在某些技术指标上确实有超越现有锂离子电池的地方,那就可以逐渐拓宽它的应用领域,比如静态储能领域。

原标题:电池“变形记”
投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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