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2019年12月28日

盤點2019年電池領域的六大重要突破


電池無疑是2019年的熱點關鍵詞。從汽車制造商到消費電子產品制造商,再到所有關心環境的電池技術的進步,社會的方方面面都將從中受益。本文盤點了2019年電池領域最重要的幾個技術突破。

1、高溫條件下可充電

理想情況下,為我們的移動設備和電動汽車供電的鋰離子電池在充電時應保持在一定的溫度范圍內,否則會存在退化的風險,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的一個研究團隊演示了一種新型電池來吸收熱量。科學家通常認為在60°C(140°F)左右為電池充電是禁止的,但是研究人員的設備僅在10分鐘內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,科學家將其附著在電池的負極端子上,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多次循環安全地為電池充電。科學家說,這樣做的效率如此之高,相當于在短短10分鐘內為200至300英里(320至480公里)范圍內的電動汽車充電。

2、充電同時可捕捉二氧化碳

10月份,麻省理工學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。

當電池充電時,該過程自然發生,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產品。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7,000個充電周期,效率僅下降30%。現在,研究人員把目光投向了20,000至50,000個周期。

3、鋰-二氧化碳電池可完全充電

-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,開發出可以反復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,伊利諾伊大學芝加哥分校(UIC)的科學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,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個連續循環中進行充電。

4、具有熔融硅核心的電網級儲能

風能和太陽能等可再生能源可以產生大量電力,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,澳大利亞初創公司Climate Change Technologies(CCT)推出了一種它認為比標準的鋰離子供電電網存儲方案更有效的解決方案。

其熱能設備(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的硅。然后,熱機可以根據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CCT,該系統的一大優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個測試循環中均未顯示出退化跡象,并且預計它們可以使用20年或更長時間。除了使用壽命長之外,據稱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%。

5、 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。這是因為與傳統燃料相比,汽車和飛機上內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航里程。

10月,通過澳大利亞迪肯大學前沿材料研究所提出了一個有希望的路徑,科學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。這被認為是“科學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性液體電解質,電池應該更安全,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。這可能會導致電動汽車具有更大的續航航程,而電動飛機則會行駛有意義的距離。

6、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。

現在,根據一項新的協議,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施的規模增加約50%。

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