“该发现让人惊奇,是从未报道过的新电池技术”,编辑在通知研究成果被期刊录用时,将匿名审稿人的评价这样传递给唐永炳。
目前便携式电子设备、电动汽车、可再生能源系统等领域的主要能源转换和存储设备都是锂离子电池,但是商用锂离子电池的能量密度低、制造成本较高,且传统锂离子电池的电极材料含有毒金属,电池废弃会造成严重的环境问题。特别是当前新能源汽车用的动力电池行业需求火爆,但目前动力电池技术仍是拦在新能源汽车发展前的一条沟壑。不论锂离子电池组驱动的电动汽车,还是燃料电池驱动的电动汽车,都存在成本和续航里程的挑战。
而唐永炳团队发现的新型高能量密度铝—石墨双离子电池,是一种全新的高效、低成本储能电池。
这种新型电池把传统锂离子电池的正负极进行了调整,用廉价且易得的石墨替代目前已批量应用于锂离子电池的钴酸锂、锰酸锂、三元或磷酸铁锂作为电池的正极材料;采用铝箔同时作为电池负极材料和负极集流体;电解液由常规锂盐和碳酸酯类有机溶剂组成。该电池工作原理有别于传统锂离子电池:充电过程中,正极石墨发生阴离子插层反应,而铝负极发生铝-锂合金化反应,放电过程则相反。这种新型反应机理不仅显著提高了电池的工作电压(3.8-4.6V),同时大幅降低电池的质量、体积、及制造成本,从而全面提升了全电池的能量密度(~220 Wh/kg)。
这种技术如实现产业化,未来的手机可能会比现在再轻薄一半,同时我们的智能手机再也不需要一天一充电了,更是解决了电动汽车电池成本高昂以及续航里程短的关键问题。不过,目前该电池技术还有待优化,比如需要进一步提高电池的循环稳定性等。
近年来,新能源汽车在政策的支持下风靡全球,行业上游也在诸多利好下迎来爆发。全球产量居前的龙头电池厂纷纷在华设厂。虽然新能源汽车市场的持续繁荣带动了电池产业,但不论是纯电动的动力电池,还是以氢为燃料的燃料电池,目前在技术上仍存在成本和续航里程挑战。目前全球对锂电的需求以每年7.7%的速度增长,其市场到2019年将达到1200亿美元(据美国弗里多尼亚集团市场调查)。
根据机动车整车出厂合格证统计,2015年12月,我国新能源汽车生产9.98万辆,同比增长3倍。工信部部长苗圩在今年两会上提出,新能源车从2009年的培育期,到现在开始进入成长期。2015年产销30多万辆,比上年呈现高速增长的趋势。
苗圩认为目前新能源汽车发展遇到两个瓶颈。一是产品端,要集中攻克以动力电池为代表的产品性能、可靠性、续航里程、寿命等难题;二是以应用端为代表的充电设施建设,需要完善。苗圩表示,工信部对两个方面都已经做了一些安排,地方政府也有积极作为,可以保证新能源汽车有进一步发展。
目前,政府对于新能源汽车的支持主要集中在市场销售的后端,在研发设计的前端投入比较少,这种“不平衡”会造成非常大的滞后效应,这也是当前电池技术发展跟不上市场销量增长的主要内因。该新型电池技术如实现产业化,有望改变现有锂电产业格局。
初步估算,500 Kg重量的铝-石墨电池的续航里程可达到约550公里。与传统的锂电技术相比,这种电池具有明显的优势,不仅生产成本降低约40%-50%,同时能量密度提高至少1.3-2.0倍。
来源:中国经济网。编辑:明轩
*本文系转载,如涉及版权等问题,请联系我们以便处理
点击标题,查看相关阅读:
欢迎投稿:mse_material@163.com
欢迎合作:service@cailiaokexue.com