六大新一代電池技術(shù)由石墨烯電池領(lǐng)銜

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六大新一代電池技術(shù)由石墨烯電池領(lǐng)銜

如今，汽車的電動(dòng)化在世界范圍內(nèi)形成潮流，不管是傳統(tǒng)車企也好，“野蠻”入局的新興企業(yè)也好，都紛紛布局電動(dòng)汽車市場(chǎng)。正如燃油車最重要的是發(fā)動(dòng)機(jī)，電動(dòng)汽車最重要的非電池莫屬！電動(dòng)汽車行業(yè)能發(fā)展到何種程度全依賴電池技術(shù)的先進(jìn)程度。

通常我們說(shuō)得最多的動(dòng)力電池主要包括磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池以及三元鋰電池，這三種電池各有優(yōu)缺點(diǎn)：三元鋰：優(yōu)點(diǎn)：能量密度高、振實(shí)密度高。缺點(diǎn)：安全性差、耐高溫性差、壽命差、大功率放電差、元素有毒（三元鋰電池大功率充放電后溫度急劇升高，高溫后釋放氧氣極易燃燒）。磷酸鐵鋰：優(yōu)點(diǎn)：壽命長(zhǎng)、充放電倍率大、安全性好、高溫性好、元素?zé)o害、成本低。缺點(diǎn)：能量密度低、振實(shí)密度低（體積密度）。錳酸鋰：優(yōu)點(diǎn)：振實(shí)密度高、成本低。缺點(diǎn)：耐高溫性差，錳酸鋰長(zhǎng)時(shí)間使用后溫度急劇升高，電池壽命衰減嚴(yán)重。盡管目前市面上不存在集“能量密度高、耐高溫低溫、循環(huán)壽命長(zhǎng)、安全性好、成本低”于一體的電池，但科技始終在進(jìn)步，近年來(lái)有許多“實(shí)驗(yàn)室技術(shù)”取得了突破性進(jìn)展。接下來(lái)為您盤點(diǎn)過(guò)去一年內(nèi)的前沿電池科技，這其中也許就有未來(lái)將普及的新一代電池。（排名不分先后哦）

NO.1 新型石墨烯電池充電7秒鐘續(xù)航35公里有這么一種電池，一次充電時(shí)間只需8分鐘，可行駛1000公里……這種電池就是石墨烯電池，也被喚作“超級(jí)電池”。事實(shí)上，為了找到理想材料，科學(xué)家可是費(fèi)盡了心思。終于，中科院研究發(fā)現(xiàn)，氮摻雜有序介孔石墨烯的性能表現(xiàn)最佳。優(yōu)勢(shì)：實(shí)現(xiàn)高能量密度、高功率密度；而且還可以通過(guò)使用水基電解液，做到無(wú)毒、環(huán)保；價(jià)格低廉、安全可靠。但是，該石墨烯電池號(hào)稱充電7秒鐘，續(xù)航35公里，可想而知對(duì)充電功率的要求會(huì)極高！從實(shí)驗(yàn)室到工廠再到市場(chǎng)，它還有很遠(yuǎn)的路要走。

NO.2 自主研制的鋰硫電池達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平鋰硫電池的優(yōu)勢(shì)：原料儲(chǔ)量豐富、環(huán)境友好、成本低廉的高比能量二次電池。最接近實(shí)用化的下一代二次電池技術(shù)。鋰硫電池的缺陷：?jiǎn)钨|(zhì)硫是絕緣性材料、電極反應(yīng)活性低且易流失。為解決這一系列難題，大連化學(xué)物理研究所先后研制出高性能電池關(guān)鍵材料和關(guān)鍵部件，開發(fā)出大容量鋰硫電池及電池組技術(shù)。據(jù)第三方檢測(cè)報(bào)告顯示，該研究組研制的35Ah電池的比能量達(dá)到566Wh/kg（25℃測(cè)量），39Ah電池的比能量達(dá)到616Wh/kg（50℃測(cè)量），1kWh鋰硫電池組的比能量達(dá)到332Wh/kg。這是迄今世界上比能量最高的鋰硫電池和電池組。

NO.3 “可呼吸”的鈉二氧化碳電池“可呼吸”電池的初級(jí)版本是鋰-氧氣電池：以金屬鋰作負(fù)極，正極為由碳、貴金屬或過(guò)渡金屬氧化物等構(gòu)成的空氣電極，放電時(shí)從空氣中獲取氧氣，充電時(shí)再放出氧氣，因此被稱為“可呼吸”電池。在此基礎(chǔ)上，南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院以鈉金屬片為負(fù)極，四甘醇二甲醚處理過(guò)的多壁碳納米管為正極，成功研發(fā)出“可呼吸鈉-二氧化碳電池”電池，不僅原料豐富、制備方便，同時(shí)，將二氧化碳變廢為寶，實(shí)現(xiàn)了資源化利用。優(yōu)勢(shì)：鈉-二氧化碳電池具有高達(dá)1100Wh/kg的理論比能量，可循環(huán)200次而無(wú)明顯衰減，具備很好的可逆充放電活性和穩(wěn)定性。

NO.4 劍橋大學(xué)鋰-空氣電池：充電超2000次能量密度提高10多倍鋰-空氣電池一直被業(yè)界譽(yù)為“終極電池”，其能量密度能達(dá)到鋰離子電池的十倍。優(yōu)勢(shì)：劍橋大學(xué)開發(fā)出的鋰-空氣電池模型蓄電能力約為3000Wh/kg，是現(xiàn)有鋰離子電池的約8倍，循環(huán)充放電上千次，首次循環(huán)充放電效率高達(dá)93%。不過(guò)，目前這項(xiàng)技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室階段，研究人員也表示“商品化還需要至少10年”。

NO.5 半固態(tài)鋰液流電池成本僅為三分之一半固態(tài)電池是由美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究人員與一家名為24M的衍生公司合作研制出的一種新型半固態(tài)液流電池。優(yōu)勢(shì)：每單位體積傳遞的電力是傳統(tǒng)電池的10倍；制造成本為現(xiàn)有電池成本的三分之一；充電一次，電動(dòng)汽車可行駛300公里；易回收利用。劣勢(shì)：原理和結(jié)構(gòu)與現(xiàn)在的電池完全不同，生產(chǎn)線設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、量產(chǎn)工藝這些東西都得從頭摸索。業(yè)內(nèi)專家普遍認(rèn)為，如果最后量產(chǎn)成功了，這個(gè)成就可與當(dāng)年索尼發(fā)明鋰離子電池相提并論。

NO.6 新型電池將使電池壽命提升400倍美國(guó)研究人員發(fā)明了一種以金納米線為材料的新型電池，可以反復(fù)充放電數(shù)萬(wàn)次。這一突破可能使生產(chǎn)壽命超長(zhǎng)甚至終生無(wú)需更換的商業(yè)電池成為現(xiàn)實(shí)。納米線的優(yōu)勢(shì)：結(jié)構(gòu)極小，導(dǎo)電性極強(qiáng)，有很大的表面積以完成電荷的傳輸和存儲(chǔ)。納米線的缺點(diǎn)：極其脆弱，難以承受反復(fù)充放電和卷繞。為了解決這個(gè)問(wèn)題，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)爾灣分校研究人員先為金納米線罩上一層二氧化錳外殼，然后將其卷繞在一起，置入用類似樹脂玻璃材料構(gòu)成的電解質(zhì)中。事實(shí)證明，這種設(shè)計(jì)十分穩(wěn)定有效。研究人員在3個(gè)月中進(jìn)行了20萬(wàn)次充放電循環(huán)。沒有出現(xiàn)電池儲(chǔ)電能力下降或納米線折斷的情況。