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2019年电池领域取得六大重要进展

2020-01-03 09:24:00来源:

2019年诺贝尔化学奖授予三位科学家——美国学者约翰·古迪纳夫、斯坦利·威廷汉和日本学者吉野彰,表彰他们对锂离子电池研发的卓越贡献。当前,锂离子电池广泛用于电动汽车等领域,全球正在变成一个“可移动充电的世界”。2019年,电池领域出现了多项重大技术进展。

高温下可安全充电

通常,锂离子电池充电超过60摄氏度会大幅缩短电池寿命。2019年10月,美国宾夕法尼亚州立大学发布了一项新技术,将镍箔附着在电池的负极端,锂离子电池温度在10分钟内可以达到60摄氏度,充电完成后快速冷却,可以把高温对电池的有害影响降至最低,目前已安全充电1700次。

充电同时可“捕捉”二氧化碳

二氧化碳是影响气候变化的重要气体,如何把“废气”变成“宝”是各国科学家关注的重点。2019年10月,美国麻省理工学院发布一种新型电池——“电摆”电池,可以“捕捉”空气中的二氧化碳。通过将聚蒽醌化合物涂在电极的两端,电池在充电的同时可以吸收空气中的二氧化碳。7000个充电周期后,电池容量仅下降了30%。目前,研究人员计划将“电摆”电池充电周期提高到2万至5万个。

锂—二氧化碳电池可完全充电

锂—二氧化碳电池是一种极具吸引力的储能系统,其能量密度是普通锂离子电池的7倍以上。然而,在充电过程中,锂—二氧化碳电池会积累过多的碳物质,导致充电效率越来越低。2019年9月,美国伊利诺伊大学芝加哥分校发布了一项新技术,利用电池阴极内置的二硫化钼的“纳米片”以及由离子液体和二甲基亚砜组成的混合电解质,有效防止电池碳堆积。目前,该型电池已完成了500个充电周期测试,充电效果良好。

具有熔融硅核心的电网级储能

风能、太阳能、地热等可再生能源可以产生大量电能,但同时需要建设大量的储电设备。2019年4月,澳大利亚一家公司推出了一种新型热能设备,采用模块化电池,可以储存任何来源的电能。该设备利用电能先熔化绝缘室内的硅,再将热能转化为电能。该热能储电设备的一大优点是熔融硅不会像锂一样降解。在测试中,热能设备在3000个测试周期中未出现退化迹象,使用寿命预计可以达到20年。在同等容量下,热能储电设备的储能是锂离子电池的6倍,但单价只有锂离子电池的60%至80%。

能量密度翻倍

与传统燃料相比,电动汽车锂离子电池的能量密度仍显不足,不增加电池重量就难以提高车辆续航里程。2019年10月,澳大利亚迪肯大学前沿材料研究所发布一项新技术:新型电池使用锂金属阳极,避免了传统易燃的挥发性液体电解质,充电更加安全。电池重量不增加,就可以使锂离子电池的能量密度增加一倍,有效提升电动汽车的续航里程,让电动飞机的续航里程也更具有意义。

全球最大储能项目扩建

2017年,特斯拉赢得了世界上最大的锂离子电池的合同,为澳大利亚南澳大利亚州建造12.9万度储电设备,最大输出功率达到了100兆瓦。根据最新一项协议,澳大利亚南澳大利亚州要求特斯拉将该项目最大储电容量和输出功率提高至19.35万度和150兆瓦。

韩光胤 综合

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