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传统锂离子电池技术接近瓶颈 进一步优化的空间有限

时间:2020-07-31 17:41:46 作者:小编 点击:

“消费电子、汽车和电网存储是目前电池重要应用的三个行业。我把这三个行业称为人们与电池连接的三大领域。每个领域对电池都有不同的要求,因此所使用的电池也可能(有时)大不相同。在你口袋里的手机要结实、安全的电池,重量和成本倒不用太考虑。而关于汽车电池行业而言,要的电池很多,因此成本和重量以及循环使用寿命(假如新特斯拉每两年要更换一次新电池,你会抓狂的)就变得十分重要。用于存储房屋和电网的电力的电池对重量或尺寸要求则不高。”美国能源存储研究联合中心研究与开发副主任温克特·斯里尼瓦森说。

几乎电子行业的每一个部分都要电池,从而也都受到电池的功率输出和能量寿命的限制。《电源杂志》主编斯蒂法诺·帕瑟里尼指出,“电池的发展或进步比其他领域慢得多,这是电池本身的局限性,你不能指望有能给手机供电一周或一个月的电池。因为,存储在电池中的最大能量是由固有的元素决定。”

1991年,索尼推出首个商用锂离子电池,锂离子电池沿用至今被称为主流的电子设备电池技术。由于锂离子是最轻的碱金属元素,拥有着更小、更轻、能量密度更高的特性,所以迅速取代了镍电池。

在锂离子电池的构成物质中,有磷酸铁、锰、石墨、钛酸盐等其他金属和非金属材料,但要靠着“锂离子”这个元素在正、负极中的嵌入与脱出,才可实现电能与化学能的相互转化,最终完成充放电过程。

然而,锂离子电池的技术进步发展缓慢。目前锂离子电池在能量密度、高低温特性、倍率性能上,都远远高于铅酸、镍氢电池,但还是难以满足快速上升的电子产品、电动汽车等的需求。

近些年来,研究人员努力提高锂离子电池的能量密度(电量体积容量比)、价值、安全性、环境影响以及试用寿命,并在设计全新类型的电池。但帕瑟里尼表示,现在传统锂离子电池技术已接近瓶颈,进一步优化的空间有限。