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2019年,電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了哪些技術(shù)突破?
日期:2019-12-12   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:chengling 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
編者按:本篇盤點了2019年電池領(lǐng)域重要的幾個突破技術(shù),高溫充電、充電時同時捕捉二氧化碳、鋰-二氧化碳電池可完全充電等。

 本文盤點了2019年電池領(lǐng)域最重要的幾個技術(shù)突破。

一、高溫條件下可充電

理想情況下,為我們的移動設(shè)備和電動汽車供電的鋰離子電池在充電時應(yīng)保持在一定的溫度范圍內(nèi),否則會存在退化的風(fēng)險,并且使用壽命會短得多。但是,如果我們能夠安全地進行充電,則可以在較高溫度下也可以充電,也就意味著更高的效率,因此可能會大大縮短充電時間。

10月,賓夕法尼亞州立大學(xué)的一個研究團隊演示了一種新型電池來吸收熱量??茖W(xué)家通常認(rèn)為在60°C(140°F)左右為電池充電是禁止的,但是研究人員的設(shè)備僅在10分鐘內(nèi)就可以達到這些溫度,然后迅速冷卻,將有害影響降至最低。

突破的重點是薄的鎳箔,科學(xué)家將其附著在電池的負(fù)極端子上,以使其在電子流過時迅速變暖,然后再次迅速冷卻。通過這種方法,團隊可以在這樣的溫度下達到1700多次循環(huán)安全地為電池充電??茖W(xué)家說,這樣做的效率如此之高,相當(dāng)于在短短10分鐘內(nèi)為200至300英里(320至480公里)范圍內(nèi)的電動汽車充電。

二、充電同時可捕捉二氧化碳


10月份,麻省理工學(xué)院的一個研究人員團隊演示了一種新型電池,該電池具有從周圍空氣中捕捉二氧化碳的能力。該設(shè)備被稱為“電擺”電池,它使用一堆電極涂覆了稱為聚蒽醌的化合物,從而使它們能夠吸收恰好在附近的CO2分子。

當(dāng)電池充電時,該過程自然發(fā)生,直到電極充滿CO2。此時,可以將其釋放以吸收CO2分子,以供收集和用作工業(yè)產(chǎn)品。該小組表示,實驗室的測試表明,其電動擺動式電池可以持續(xù)7,000個充電周期,效率僅下降30%?,F(xiàn)在,研究人員把目光投向了20,000至50,000個周期。

三、鋰-二氧化碳電池可完全充電

鋰-二氧化碳電池的能量密度是鋰離子電池的7倍以上,但是到目前為止,開發(fā)出可以反復(fù)充電的版本非常困難。這是因為在充電過程中,電池催化劑上會積碳過多。

9月,伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校(UIC)的科學(xué)家報告了解決積碳問題的方法,證明了他們所稱的第一個能夠完全充電的鋰-二氧化碳電池。

該電池利用內(nèi)置在陰極中的二硫化鉬的“納米片”以及由離子液體和二甲基亞砜組成的混合電解質(zhì),這種材料組合防止了碳在催化劑上的堆積,并使電池能夠在500個連續(xù)循環(huán)中進行充電。

四、具有熔融硅核心的電網(wǎng)級儲能

風(fēng)能和太陽能等可再生能源可以產(chǎn)生大量電力,但它會存儲該電力,以備不時之需,這是天氣的不確定性所要求的。早在4月,澳大利亞初創(chuàng)公司Climate Change Technologies(CCT)推出了一種它認(rèn)為比標(biāo)準(zhǔn)的鋰離子供電電網(wǎng)存儲方案更有效的解決方案。

其熱能設(shè)備(TED)被稱為世界上第一個可工作的熱電池。它是一種模塊化電池,可以從任何來源饋電,并用它來熔化絕緣室內(nèi)的硅。然后,熱機可以根據(jù)需要提取此能量以供使用,每個TED盒都可以存儲1.2 MWh,而各個單元都可以連接起來,以制造尺寸可能不受限制的電池。

根據(jù)CCT,該系統(tǒng)的一大優(yōu)點是熔融硅不會像鋰那樣降解。在測試中,該公司表示其電池在3,000個測試循環(huán)中均未顯示出退化跡象,并且預(yù)計它們可以使用20年或更長時間。除了使用壽命長之外,據(jù)稱TED電池每單位容量可存儲的能量是鋰離子電池的六倍,價格約為其價格的60%至80%。

五、能量密度加倍

鋰離子電池可以攜帶足夠的能量來維持您的手機一天的工作時間,或者通過電源為筆記本電腦供電,但用于運輸時會受到限制。這是因為與傳統(tǒng)燃料相比,汽車和飛機上內(nèi)置電池的能量密度顯得太過蒼白,這意味著如果不加大其重量就不能增加續(xù)航里程。

10月,通過澳大利亞迪肯大學(xué)前沿材料研究所提出了一個有希望的路徑,科學(xué)家演示了一種新型電池,該電池具有由市售聚合物制成的固體電解質(zhì)。這被認(rèn)為是“科學(xué)界中無液體和高效地運輸鋰離子的首個實例”。

通過避開容易著火的揮發(fā)性液體電解質(zhì),電池應(yīng)該更安全,但其潛力并沒有止于此。研究人員說,這種類型的設(shè)計最終還將允許使用鋰金屬陽極,這可以使鋰電池的密度增加一倍。這可能會導(dǎo)致電動汽車具有更大的續(xù)航航程,而電動飛機則會行駛有意義的距離。

六、全球最大儲能項目擴建

2017年,特斯拉贏得了建造世界上最大的鋰離子電池的合同,為南澳大利亞州提供了129 MWh的額外存儲容量,最大輸出功率為100 MW。

現(xiàn)在,根據(jù)一項新的協(xié)議,南澳要求將其進一步增加64.5MWh的容量、以及50MWh的輸出。這項定于2020年中進行的項目,將使得全球最大電池設(shè)施的規(guī)模增加約50%。

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