2019年电池领域的六大发展
2019年诺贝尔化学奖授予三位科学家:美国学者约翰·古德伊尔、斯坦利·威丁厄姆和阿基拉·吉野,他们对锂离子电池的研发做出了杰出贡献。目前,锂离子电池广泛应用于电动汽车等领域,世界正在成为一个“移动充电的世界”。2019年,电池领域出现了许多重大技术发展。
高温下可安全充电
通常,在60摄氏度以上给锂离子电池充电会大大缩短电池寿命。2019年10月,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。锂离子电池的温度可以在10分钟内达到60摄氏度。充电后快速冷却可以将高温对电池的有害影响降至最低。目前,电池已经安全充电1700次。
充电同时可“捕捉”二氧化碳
二氧化碳是一种影响气候变化的重要气体。如何将“废气”转化为“财富”是各国科学家关注的焦点。2019年10月,麻省理工学院发布了一款新型电池——“电动钟摆”电池,可以“捕捉”空气中的二氧化碳。通过在电极两端涂覆聚蒽醌化合物,电池可以在充电时吸收空气中的二氧化碳。经过7000次充电循环后,电池容量仅下降30%。目前,研究人员计划将“电动钟摆”电池的充电周期增加到2万到5万次。
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材料,导致充电效率越来越低。2019年9月,芝加哥伊利诺伊大学(University of Illinois at Chicago)发布了一项新技术,通过使用内置于电池阴极的二硫化钼“纳米片”和由离子液体和二甲基亚砜组成的混合电解质,有效防止电池中碳的积累。目前,该型电池已完成500次充电循环试验,充电效果良好。
具有熔融硅核心的电网级储能
风能、太阳能和地热能等可再生能源可以产生大量电能,但同时需要建造大量的蓄电设备。2019年4月,一家澳大利亚公司推出了一种新型热设备,它使用模块化电池,可以储存任何来源的电能。该设备使用电能熔化绝缘室内的硅,然后将热能转化为电能。这种热能储存装置的主要优点之一是熔融硅不会像锂一样降解。在测试中,热设备在3000个测试循环中没有出现退化迹象,其使用寿命预计将达到20年。在同等容量下,热能储存设备的储能容量是锂离子电池的6倍,但单价仅为锂离子电池的60%-80%。
能量密度翻倍
与传统燃料相比,电动车中锂离子电池的能量密度仍然不足,在不增加电池重量的情况下很难提高车辆的续航里程。2019年10月,澳大利亚迪肯大学高级材料研究所发布了一项新技术:新型电池采用锂金属阳极,避免了传统易燃挥发性液体电解质,使充电更加安全。在不增加电池重量的情况下,锂离子电池的能量密度可以翻倍,从而有效提高电动汽车的续航里程,使电动飞机的续航里程更有意义。
全球最大储能项目扩建
2017,特斯拉赢得了世界上最大的锂离子电池的合同,为南澳大利亚建造129000度的储能设备,最大输出功率为100兆瓦。根据最新协议,南澳大利亚要求特斯拉将项目的最大存储容量和输出功率提高到193,500度和150兆瓦。