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新电池层出不穷,究竟谁能取代锂离子电池?

2018-6-20
新电池层出不穷,究竟谁能取代锂离子电池?
        锂离子电池发明至今已有几十年,因为高效率、高电压、无自放电、无记忆效应等诸多优点,成为了市场上各行业的储能首选。但是,近些年来,新型电池层出不穷,并都扬言能够在未来取代锂离子电池。究竟哪一种电池能与锂离子电池相媲美呢?下面我们一起来看一下这些电池界的新秀。
碳质子电池
        墨尔本理工学院的研究人员设计并制造了一种使用环保碳电极,水和可渗透膜来存储电能的质子电池。在充电过程中,由可逆燃料电池中的水分解产生的质子通过细胞膜传导,并借助于施加电压提供的电子,直接与储能材料结合,而不形成氢气。在供电模式下,氢原子从储存介质中释放出来,失去一个电子,并再次变成质子。这些质子然后通过细胞膜返回,在那里它们与来自外部电路的氧和电子结合,并重新形成水。
        其主要潜在优势是能源效率高,并消除了与析氢和分裂回质子有关的能量损失。质子电池已经在墨尔本理工学院进行探索和研究,而新开发的碳质子电池已经可以产生与锂离子电池相同的每单位质量的能量。
钠离子电池
        钠离子电池的工作原理与锂离子电池类似,利用钠离子在正负极之间嵌脱过程实现充放电。与锂离子电池相比,钠离子电池具有比能量高、安全性能好、价格低廉等优点。其利用Na+代替了价格昂贵的Li+,而为了适应钠离子,电池的正极材料、负极材料、电解液甚至添加剂的种类和用量(如T3P、己烷三腈)等都要做相应的改变。因此,要实现大规模、高安全性、低成本、高能量、高功率密度和长寿命的目标,仍有诸多问题亟待解决。
石墨烯电池
        石墨烯是人类已知强度高、韧性好、重量轻、透光率高、导电性佳的新型纳米材料。据研究者介绍,石墨烯聚合电池有着比能量高、充电速率快、寿命长、重量轻、成本低等优点。但事实上,所谓的石墨烯电池,本质上还是属于锂电池。对锂离子电池来说,石墨烯作为碳基负极材料,在电池负极里面代替原来的石墨,是虽然可以提升电池的整体容量和充电速度,但性能提升效果有限,没有办法从根本上改变锂离子电池能量比数量级的。
水锌基电池
        美国马里兰大学的研究人员开发出一种可充电的水基锌电池,他们将传统的锌电池技术与水电池技术相结合,使用新型的含水电解质,替代传统锂离子电池中使用的易燃有机电解质,大大提高了电池的安全性;而通过添加金属锌以及在电解液中添加盐,有效提高了电池的能量密度。同时安全性较好,不会有爆炸或引发火灾的风险。可在太空、深海等极端环境下使用,在航空航天、深海探测以及军事领域都有用武之地。
这些电池究竟谁会取代锂电池?
        事实上,一个产品从实验室走向工厂,放到流水线上批量生产不是一个简单的过程,需要很多因素,如原材料的价格和获取途径,生产条件的成熟化,产品安全性,质量稳定性等等。因此,这些电池想要取代锂离子电池,从研发到量产,还是有非常远的一段路要走的。
相关链接:T3P
                己烷三腈
本文由苏州亚科科技股份有限公司编辑