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傳統鋰離子電池技術接近瓶頸 進一步優化的空間有限

鉅大LARGE  |  點擊量:987次  |  2020年07月30日  

“消費電子、汽車和電網存儲是目前電池重要應用的三個行業。我把這三個行業稱為人們與電池連接的三大領域。每個領域對電池都有不同的要求,因此所使用的電池也可能(有時)大不相同。在你口袋里的手機要結實、安全的電池,重量和成本倒不用太考慮。而關于汽車電池行業而言,要的電池很多,因此成本和重量以及循環使用壽命(假如新特斯拉每兩年要更換一次新電池,你會抓狂的)就變得十分重要。用于存儲房屋和電網的電力的電池對重量或尺寸要求則不高。”美國能源存儲研究聯合中心研究與開發副主任溫克特·斯里尼瓦森說。


幾乎電子行業的每一個部分都要電池,從而也都受到電池的功率輸出和能量壽命的限制。《電源雜志》主編斯蒂法諾·帕瑟里尼指出,“電池的發展或進步比其他領域慢得多,這是電池本身的局限性,你不能指望有能給手機供電一周或一個月的電池。因為,存儲在電池中的最大能量是由固有的元素決定。”


1991年,索尼推出首個商用鋰離子電池,鋰離子電池沿用至今被稱為主流的電子設備電池技術。由于鋰離子是最輕的堿金屬元素,擁有著更小、更輕、能量密度更高的特性,所以迅速取代了鎳電池。


在鋰離子電池的構成物質中,有磷酸鐵、錳、石墨、鈦酸鹽等其他金屬和非金屬材料,但要靠著“鋰離子”這個元素在正、負極中的嵌入與脫出,才可實現電能與化學能的相互轉化,最終完成充放電過程。


然而,鋰離子電池的技術進步發展緩慢。目前鋰離子電池在能量密度、高低溫特性、倍率性能上,都遠遠高于鉛酸、鎳氫電池,但還是難以滿足快速上升的電子產品、電動汽車等的需求。


近些年來,研究人員努力提高鋰離子電池的能量密度(電量體積容量比)、價值、安全性、環境影響以及試用壽命,并在設計全新類型的電池。但帕瑟里尼表示,現在傳統鋰離子電池技術已接近瓶頸,進一步優化的空間有限。


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