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为了满足不断发展的智能电网、移动通讯、电动汽车和应急救灾的需要,迫切需要开发能量高、成本低、体积小、寿命长的新型化学电源。金属空气电池(也称为金属燃料电池)是一种将金属材料的化学能直接转化为电能的化学电源。金属空气电池具有能量密度高、价格低廉、资源丰富、绿色无污染、放电寿命长与安全环保等优势,已被国家列入《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,同时还被国家发改委、能源局列入《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》。仅在通讯基站备用电源市场方面,据不完全统计,2016年中国通讯基站的数目是近600万个。传统通讯基站一般采用大容量铅酸蓄电池配合柴油发电机作为备用电源系统,目前在用铅酸蓄电池高达1000多万组,体积和质量均较大,3~4年更换一次,使用寿命较短。然而,金属空气电池具有比能量密度高(系统可达400Wh/kg以上)、储存时间久(约15年)、备用时间长(30~50h)及适配温度范围宽(–20℃~60℃)等优点,是替代通讯基站铅酸备用电源的优异备选。此外,金属空气电池能量密度高达800Wh/kg,是当前商业化锂离子动力电池的4倍以上,在电动汽车增程器应用方面也同样具有诱人的市场前景。
然而,金属空气电池产业发展仍然面临诸多技术瓶颈,影响了其应用推广。究其原因有四方面:一是当前研发应用的氧还原催化剂催化活性不够高,电极功率密度有待提升;二是常规结构的空气阴极极化电阻较大,难于满足高功率输出;三是金属阳极自腐蚀情况严重,导致阳极利用率不高;四是电池系统热失控问题,导致电池系统无法长时间工作。自2013年,中国科学院宁波材料技术与工程研究所动力锂电池工程实验室部署了金属空气电池研究,研究团队在石墨烯复合催化剂、新结构空气阴极、金属阳极合金化、单电池制备工艺等多方面取得了一系列进展,其中采用石墨烯复合锰基氧化物催化剂以及新型石墨烯基高效空气阴极将单体电池功率密度提高了25%(见图1),大幅度提升金属空气电池综合性能。系列研究工作发表在国际电化学和材料学术期刊(JournalofPowerSources,2017,358,50;JournalofPowerSources,2017,342,192;JournalofMaterialsChemistryA,2017,5,6411;RSCAdvances,2017,7,25838;ElectrochimicaActa,2016,214,49;ElectrochimicaActa,2017,230,418;JournalofTheElectrochemicalSociety,2017,164(7),F768;RSCAdvances,2017,7,5214;RSCAdvances,2016,6,99179;JournalofPowerSources,2015,297,202)。
秉承“料要成材,材要成器,器要好用”的研究理念,研究团队在电池设计及系统集成技术方面也进行了深入研究。在2015年成功研制出能量密度400Wh/kg、容量3kWh、输出功率300W的镁空气电池发电系统。近日,又成功研制出基于石墨烯空气阴极的千瓦级铝空气电池发电系统(见图2),该电池系统能量密度高达510Wh/kg、容量20kWh、输出功率1000W。通过实际演示显示该电池系统可同时为一台电视机、一台电脑、一台电风扇以及10个60W照明灯泡同时供电(见图3),初步验证了该铝空气电池系统的发电供电能力。据悉,研究团队正在积极设计开发用于通讯基站备用电源和电动汽车增程器的5kW级大功率铝空气电池系统。
研究团队围绕金属空气电池研究已发表SCI论文10余篇、申请发明专利20余项,具备了关键材料与部件、单体电池、模块化电池堆的小试制备能力,准备近期推动金属空气电池产业化。研究工作得到了宁波市科技创新团队和宁波市自然科学基金的资助。
图1石墨烯基阴极与常规阴极的电化学性能比较
图21000W铝空气电池发电系统
图3铝空气电池发电系统演示现场
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2024年12月14日,第二届能源电子产业创新大赛重点终端应用赛道决赛及颁奖活动在广州盛大开幕。本次大赛由工业和信息化部产业发展促进中心与广州市工业和信息化局联合主办,旨在推动能源电子产业的创新发展,推动技术应用创新、商业模式创新、效能提升,为绿色降碳领域提供解决方案和应用案例。大赛以应
北极星储能网获悉,11月19日,北京市经信局发布了《北京市石墨烯产业发展实施方案(2024-2027年)》,根据方案,到2025年,北京石墨烯创新能力显著增强,突破5~10项关键共性技术,面向航空航天、新能源、人工智能领域开发出不少于10类典型产品,形成30项以上高质量专利和10项标准,引进和培育5家以上
备受瞩目的2024(十一届)中国国际石墨烯创新大会于11月1日至3日在宁波成功举行并圆满落下帷幕。本届大会以“烯创未来,赋能发展”为主题,旨在以新质生产力推进新型工业化,推动新材料领域的技术创新、工艺创新和产品创新,推进基础材料从研发、应用、到需求相融合、相匹配,加强国际交流与合作,促进石
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日前,正泰在出席配电相关会议上发表了题为“石墨烯创新技术在新型电力系统中的应用实践”的主题演讲,深刻剖析在新型电力系统建设的背景下,正泰石墨烯产业的创新应用,吸引了众多行业伙伴前来咨询和探讨,寻求更多共同发展机会。高效电力传输:石墨烯“超导铜”引领节能新纪元随着全球能源结构的转型
为面向国家重大需求,践行国家新材料自立自强新战略,着力解决关键战略材料领域的“卡脖子”核心问题,以及新材料研发、应用、需求脱节的问题,进一步促进石墨烯产业迈向高质量发展新阶段,由石墨烯产业技术创新战略联盟(CGIA)和国家石墨烯创新中心联合主办的“2024年中国国际石墨烯创新大会”将于2024
北极星太阳能光伏网获悉,10月12日,大同新成新材料股份有限公司与西北工业大学、西安科技大学合作共建新型光伏材料联合实验室及柔性钙钛矿太阳能电池工艺及设备开发项目签约揭牌仪式举行。大同新成新材料股份有限公司立足企业创新发展,依托产业优势、专业人才和设备优势,与西北工业大学材料学院合作
北极星储能网获悉,8月18日,福建龙岩永定区石墨烯动力(储能)锂离子电池生产项目签约。据悉,该项目总投资18亿,由深圳宁迪新能源有限公司投建,项目年产4GWh动力电池及储能电池,分两期建设。约定一期项目投产后3年内达产,实现年产值8亿元以上、年纳税5000万元以上。
5月11日,镇江500千伏访仙变电站室外5号主变500千伏侧5042开关汇控柜,喷涂了新型纳米陶瓷散热材料,柜体温度半小时内从26.5℃降到了20.8℃。此次采用的纳米远红外陶瓷材料与高品质石墨烯组合“降温服”,可以大幅提升热管理效率,在不需要外部任何能源、不占用额外体积、不增加设备的情况下,以“零能
“目前,单层石墨烯的市场公价是每克近千元,通过我们的特殊提取技术,可以使成本下降至目前的百分之一。”日前,在参观北京旭华时代科技有限公司(以下简称“北京旭华”)研发车间时,该公司董事长崔旭指着玻璃容器内的黑棕色液体向记者如此介绍。该公司曲面石墨烯已量产下线,当前产量达20吨;预计年
近日,工业和信息化部批复组建国家石墨烯创新中心、国家虚拟现实创新中心、国家超高清视频创新中心等3家国家制造业创新中心。国家石墨烯创新中心依托宁波石墨烯创新中心有限公司组建,建设地位于浙江宁波,股东单位充分汇聚了浙江、江苏、广东等14个省份的行业创新力量。国家石墨烯创新中心面向石墨烯
对于铝空气电池,基础设施要求很少。目前的系统是为手动换电池而设计的,基于重量小于5公斤的模块。未来,通过购买铝空气电池适配器,客户还可以将XEV转变为锂铝空气混合动力车。
空气电池是一种特殊的燃料电池,它以金属为燃料,通过与空气中的氧气发生化学反应产生电能。由于氧气可以无限量供应,理论上空气电池的蓄电量可以达到锂离子电池的5至10倍,有“终极蓄电池”之称。制作空气电池可选用的原料比较多样,已经取得研究进展的空气电池主要有铝空气电池、镁空气电池、锌空气
日媒称,日本企业陆续研发大幅提高空气电池使用寿命的技术,使用寿命是有“终极蓄电池”之称的空气电池的最大课题。富士通旗下的FDK公司开发的氢-空气燃料电池有望3年后实现实用化。日本电信电话公司(NTT)试制出使用寿命较长的锂空气电池。报道里声称:空气电池不仅轻便,而且性能高,各种设备需要收集
1月20日,云铝股份在投资者互动平台表示,公司参股公司云南创能斐源金属燃料电池有限公司(以下简称“创能斐源”)正在推进铝空气电池产业化项目,公司与铝空气电池研发、生产相关的机器设备及知识产权对参股公司创能斐源出资1,000万元。目前创能斐源项目在积极推进中。2018年2月27日晚间,云铝股份发
近年来,新能源汽车一直备受关注,与传统燃油汽车相比,新能源汽车有着绿色、节能等优点,但在大家的印象中,它的性能与燃油汽车还存在一定的差距。其实,随着新能源汽车技术的不断升级,特别是电池动力不断提升下,新能源汽车的性能已经逐渐追赶上了燃油汽车。(文章来源:微信公众号“科技日报”ID:
从外媒获悉,目前全球锂离子电池的能量密度正以每年8%左右的速度增长,如果按照这样的速度增长下去,大约10年后,它们将接近汽油的能量密度。在电池技术的发展中,还有一种电池能够与汽油媲美。那就是铝空气电池而且它比锂离子电池更轻、更便宜,影响其发展的最大因素是它会腐蚀。最近一个新的研究小组
据外媒报道,韩国蔚山国际科学技术研究所(UlsanNationalInstituteofScienceandTechnology)的研究人员利用此类新型催化剂研发了一款铝空气电池,该电池可解决现今电动汽车(EV)电池技术的常见问题,让电动汽车车主拥有续航里程更高、且可更换的电池组,无需慢慢充电。与现有锂离子电池相比,该新型电池具
9月26日下午,曲靖经济技术开发区和云南创能斐源金属燃料电池有限公司举行300MW铝空气电池项目签约仪式,300MW铝空气电池项目正式落户曲靖经开区,这标志着我市的绿色能源产业迈出了更加坚实的步伐。省委常委、市委书记李文荣在签约仪式上讲话时指出,曲靖当前正处于爬坡过坎、滚石上山、负重前行的关
记者从中科院宁波材料所获得最新消息,该所研究团队已研制出基于石墨烯空气阴极的千瓦级铝空气电池发电系统。通过实际演示显示,该电池系统可同时为一台电视机、一台电脑、一台电风扇以及10个60瓦照明灯泡同时供电,初步验证了铝空气电池系统的发电供电能力,是新能源和新材料领域的一项重大突破。据浙
近日,记者从中科院宁波材料所官方网站获悉,该所研究团队成功研制出基于石墨烯空气阴极的千瓦级铝空气电池发电系统,准备近期推动金属空气电池产业化。啥是金属空气电池?简单说,就是一种将金属材料的化学能直接转化为电能的化学电源。金属空气电池具有能量密度高、价格低廉、资源丰富、绿色无污染、
大力水手吃菠菜给自己补充能量的画面,应该是每一个爱吃菠菜的小朋友的英雄。不过,菠菜的能量可不止在动画片里,最近,菠菜真的能为燃料电池供电了!这也令研究人员感到惊讶,美国大学化学系的ShouzhongZou和他的团队尝试用菠菜来改善燃料电池的性能时,发现菠菜的供电效果意外的好。在他们的概念验证
据外媒报道,由于金属空气电池具备绝佳的重量能量密度,一直被认为是锂离子电池的“继承者”,金属空气电池有潜力让电动汽车的续航里程达到1000英里或更长。由于金属空气电池具备绝佳的重量能量密度,一直被认为是锂离子电池的“继承者”,金属空气电池有潜力让电动汽车的续航里程达到1000英里或更长。
据外媒报道,由于现代(Hyundai)、奥迪(Audi)和奔驰(Mercedes)等许多领先的汽车制造商正向电动汽车(EV)转型,预计2019年电动汽车产量将大涨。但除了大型汽车制造商之外,许多初创公司也在致力于改进电动汽车,特别是为电动汽车增加续航里程以及提供更快的充电解决方案。位于印度班加罗尔(Benga
据外媒报道,由于现代(Hyundai)、奥迪(Audi)和奔驰(Mercedes)等许多领先的汽车制造商正向电动汽车(EV)转型,预计2019年电动汽车产量将大涨。但除了大型汽车制造商之外,许多初创公司也在致力于改进电动汽车,特别是为电动汽车增加续航里程以及提供更快的充电解决方案。位于印度班加罗尔(Benga
随着柔性和可穿戴电子设备的发展,柔性储能器件吸引了科研界及工业界的广泛关注。近年来,围绕柔性锂离子电池和超级电容器开展了一系列工作,并且取得了重要进展。然而,为了延长电子设备的续航时间,需要储能系统有着更高的能量密度。可循环充放电的金属空气电池由于其远高于目前锂离子电池的理论能量
特斯拉已提交与金属空气电池相关的最新专利。根据申请,该专利的重点在于一种用于充电的金属空气,在保持环境氧浓度低于预设浓度时,能保持最高速率,从而最大限度地减少在充电周期产生氧的风险。特斯拉此前曾暗示过使用金属空气电池技术,可能用于扩展电动汽车的行程。据悉,特斯拉的增程混合动力电池
作为在新一代电子产品、电力交通和电能储存中应用前景广阔的能源设备,金属空气电池最突出的优点即其可以将高能量密度的金属负极与具备开放结构的活性空气正极材料相结合。制作金属空气电池,可选用的原材料比较丰富。目前已经取得研究进展的金属空气电池主要有铝空气电池、镁空气电池、锌空气电池、锂
据汽车新闻网站Electrek报道,特斯拉近日获得了金属空气电池充电技术的新专利,该技术如果可实用将进一步提高电动汽车的续航里程。几年之前,行业里就流传着这样一种说法:为了确保未来电动汽车更远的续航里程以及更快速的充电时间,特斯拉可能使用一种金属空气(metal-air)和锂离子电池的混合动力系统
金属空气电池因其原材料丰富、能量密度高、轻便、安全环保等优点,被称为21世纪最具开发前景的绿色能源之一。寻找高性价比的氧还原催化剂是开发金属空气电池的关键难题,也是制约金属空气电池在电动汽车等储能领域广泛应用的瓶颈。日前,南开大学王卫超教授、美国休斯敦大学姚彦教授联合研究团队,成功
金属空气电池是以金属为燃料,与空气中的氧气发生氧化还原反应产生电能的一种特殊燃料电池。金属空气电池以活泼的金属作为阳极,具有安全、环保、能量密度高等诸多优点。具有良好的发展和应用前景,甚至被寄予厚望替代当前新能源汽车主要的动力电池类型锂离子动力电池。制作金属空气电池,可选用的原材
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