| 歡迎來到江蘇威馬電源有限公司官方網(wǎng)站！ |
|
|
|
|
|
|
| 熱門搜索關(guān)鍵詞：鋰亞電池 | 鋰-亞硫酰氯電池 | 水表電池 | 電表電池 | ETC電池 | 智能物聯(lián)網(wǎng)電池 | GPS電池 |
|
|
| |
|
|
| 鋰-空氣電池解密 |
|
大容量鋰-空氣電池并非新概念，至今都未普及原因是它存在致命缺陷，日本的研究院克服了這個(gè)困難，但要想實(shí)現(xiàn)商用，可能還需要10年。
減碳，對于人類福祉來說，絕對不是離譜的要求，但對于全球汽車業(yè)來說，卻是一件困難的事情。
眾所周知，鋰離子電池廣泛用于手機(jī)和筆記本電腦等，目前也已經(jīng)是下一代充電式混合動力車和電動車的理想之選。它比其它汽車電池的密度更高、電量更充足，但也更貴，受制于電池容量，充電后的行駛距離仍不夠遠(yuǎn)。即將于2010年上市的雪佛蘭Volt混合動力汽車如果僅僅使用電池，只能行駛40公里。
盡管仍有改進(jìn)的空間，但鋰離子電池的潛力依然有限。普遍認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)電動汽車的普及，能源密度需達(dá)到目前的約6～7倍。于是，理論上能源密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋰離子電池的金屬鋰空氣電池備受關(guān)注。雖然仍使用有機(jī)溶媒，但它卻以全新的構(gòu)成極大提高電池的能量密度。
鋰-空氣電池并非新概念。由于在正極上使用空氣中的氧作為活性物質(zhì)，理論上正極的容量密度是無限的，可加大容量。另外，如果負(fù)極使用金屬鋰，理論容量會比鋰離子充電電池提高一位數(shù)。
但是，為什么鋰-空氣電池至今都未普及？原因是它存在致命缺陷，即固體反應(yīng)生成物氧化鋰（Li2O）會在正極堆積，使電解液與空氣的接觸被阻斷，從而導(dǎo)致放電停止。
2009年2月，日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所能源技術(shù)研究部門能源界面技術(shù)研究小組組長周豪慎和日本學(xué)術(shù)振興會（JSPS）外籍特別研究員王永剛共同開發(fā)出了新構(gòu)造的大容量鋰空氣電池。
他們通過將電解液分成兩種來解決上述問題。在負(fù)極（金屬鋰）一側(cè)使用有機(jī)電解液，在正極（空氣）一側(cè)使用水性電解液。在兩種電解液之間設(shè)置只有鋰離子穿過的固體電解質(zhì)膜，將兩者隔開。這樣便可防止電解液混合，并促進(jìn)電池發(fā)生反應(yīng)。
負(fù)極用電解液組合使用的是含有鋰鹽的有機(jī)電解液。雖然不能棄用有機(jī)溶媒，但卻限定了使用方法。正極用水性電解液使用堿性水溶性凝膠，與微細(xì)化后的碳和低價(jià)氧化物催化劑形成的正極組合。
在鋰-空氣電池中，由于放電反應(yīng)生成的并非是固體的Li2O，而是容易溶解在水性電解液中的LiOH（氫氧化鋰）。氧化鋰在空氣電極堆積后，不會導(dǎo)致工作停止。水及氮等也不會穿過固體電解質(zhì)的隔壁，因此不存在與負(fù)極的鋰金屬發(fā)生反應(yīng)的危險(xiǎn)。而且，在充電時(shí)，如果配置充電專用的正極，還可防止充導(dǎo)電致空氣電極的腐蝕和老化。
實(shí)驗(yàn)證明，以0.1A/g的放電率進(jìn)行放電時(shí)，放電容量約為9000mAh/g，而以前的鋰-空氣電池的放電容量僅為700～3000mAh/g，可以說實(shí)現(xiàn)了容量的大幅增加。
另外，如果使用水溶液取代水溶性凝膠，便可在空氣中以0.1A/g的放電率連續(xù)放電20天，其放電容量約為5萬mAh/g（空氣極的單位質(zhì)量），比原來高一位數(shù)。由于金屬鋰電池的容量原本就比鋰離子電池高一位數(shù)，因此該數(shù)值共比鋰離子充電電池高兩位數(shù)。
現(xiàn)在，由于水溶液的性能較高，而在易用性上凝膠更為出色，科學(xué)家們今后需要考慮決定究竟對這兩者中的哪一個(gè)進(jìn)行開發(fā)。
了解到，這種技術(shù)還可考慮與單純的充電電池不同的使用方法。如果不對電池進(jìn)行充電，而是通過汽車底座更換正極的水性電解液，以卡盒等方式補(bǔ)給負(fù)極的金屬鋰，汽車便可實(shí)現(xiàn)無需充電等待時(shí)間，立即行駛。
而且，通過回收用過的水性電解液，以電氣方式重新生成金屬鋰，還可繼續(xù)作為電池負(fù)極燃料循環(huán)使用，避免產(chǎn)生其他污染。鋰-空氣電池可以說是以金屬鋰為燃料的新型燃料電池。
科學(xué)家認(rèn)為，鋰空氣電池的性能是鋰離子電池的10倍，可以提供與汽油同等的能量。鋰空氣電池從空氣中吸收氧氣充電，因此這種電池可以更小、更輕。全球不少實(shí)驗(yàn)室都在研究這種技術(shù)，但如果沒有重大突破，要想實(shí)現(xiàn)商用可能還需要10年。
|
| |
|
|
|
|
|
|
