鋰電池的三大接班技術
時間：2014-04-14來源：湖南新天力
手機、平板電腦、各種可穿戴設備的發展如火如荼，然而，電池卻成了制約所有這些移動電子設備發展的瓶頸之一。大多數剛開始用智能手機的用戶都會對電池的續航能力感到失望——以往可以使用4-7天的手機電力，現在需要每天充電。 鋰離子電池是目前二次充電電池中最為主流，且被投資者和從業者都看好的方向，但從長遠發展來看，其能量密度要達到成倍的改進，其可能性并不大。從智能手機來看，人們上網的時間越來越長，網速越來越快，支撐芯片也必須越來越快；同時屏幕也越來越大，盡管有各種節能改進，但能量的消耗確卻是在不斷增加的。據中國科學院電池領域的國際專家張躍剛博士稱，現在要在智能手機上實現一塊充電電池使用一周，目前突破的可能性不大。 能量密度是檢驗電池品質的核心指標之一，改善的目標是在重量越輕、體積越小的電池包中存儲越來越多的能量。以我們熟悉的廠商比亞迪的鋰電池為例，其目前按照重量和體積分別可達到的實際比能量為100-125瓦時/公斤和240-300瓦時/升，特斯拉電動汽車Model S所使用的松下筆記本電池的能量密度為170瓦時/公斤。在我們此前的報道中，美國創新蓄電公司（Enevate Corporation）通過對鋰離子電池負極材料的改進，可以將電池能量密度提升30%以上。 想要成倍提升電池能量密度，必須依靠下一代電池技術。張躍剛博士向我們推薦了以下三大熱門電池技術，它們大多數還處于實驗室研發階段。雖然距離商業化投產還有相當長一段路，但我們相信移動電子設備的飛速發展會令電池領域的投資增加，從而在一定程度上加速技術和商業方面的突破。 (1)鋰硫電池 鋰硫電池是鋰電池的一種，它是以硫元素作為電池正極,金屬鋰作為負極的一種鋰電池，其理論能量密度是鋰離子電池的5倍左右，目前尚處于初期研發階段。 鋰硫電池是目前鋰電池之外被廣泛看好的新一代鋰電池，目前投入該領域研究的實驗室和各種早期資金，在商業化方面的前景被一致看好。 然而，鋰硫電池面對的技術挑戰也很大，特別是電池負極材料使用化學性質及不穩定的金屬鋰，這對于電池的安全是極大的考驗。此外，在穩定性、配方、工藝等諸多方面仍然面臨很多未知的挑戰。 目前在英國、美國都有不止一家機構投入鋰硫電池的研究，有些公司此前宣稱今年將推出產品。張躍剛博士在伯克利大學實驗室也在研究鋰硫電池，從實驗室結果來看，其成果令人滿意，電池在較為苛刻的測試環境下，循環次數達到了3,000次以上。 (2)鋰空氣電池 鋰空氣電池是一種用鋰作陽極，以空氣中的氧氣作為陰極反應物的電池。由于陽極金屬鋰的質量很輕，而與之反應的陰極反應物氧氣就存在與自然環境中，無須保存在電池里，所以其理論能量密度是鋰離子電池的近10倍。 鋰空氣電池在技術方面的挑戰更多，除了金屬鋰的安全保存問題外，氧化反應后形成的氧化鋰性質過于穩定，必須借助催化劑才能完成還原反應。此外，電池的循環次數問題始終沒有解決。 相比于鋰硫電池，鋰空氣電池處于更為早期的研究中，目前還沒有公司投資進行商業研究開發。 (3)鎂電池 鎂電池是以以鎂為負極，某些金屬或非金屬氧化物為正極的原電池。相比于鋰電池，鎂電池具有更好的穩定性，壽命更長。由于“鎂”是二價元素，所以雖然其質量大于金屬鋰，但能量密度可能比鋰更具優勢。 鎂電池與鋰空氣電池目前處于差不多的研究階段，日本豐田汽車和美國麻省理工學院旗下研究機構都在做鎂電池的研究，但其距離商業化發展仍然具有相當長的道路。
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