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分析各種電池的優缺點

鉅大LARGE  |  點擊量:2152次  |  2018年10月22日  

在去年日內瓦車展上,一款名為Quante-Sportlimousine的概念車受到廣泛關注。該車的核心在于所謂的“液流電池”技術NanoFlowcell系統。

液流電池具有高效、高能量密度、無污染的優點,原理是將電化學蓄電池以及燃料電池的各方面結合起來。液體電解質存在于兩個電池倉中并在電池中流通。系統中心有一層隔膜將兩個電解質分隔,但仍能容許電荷流通,從而產生動力。

各種電池的利弊

據悉,概念新車的最高時速為380公里,百公里加速僅2.8秒,一次充電能跑400~600公里,已獲準在歐洲上路。

半固態鋰電池

其原理與現有鋰離子電池設計類似,電極單元是細小的鋰化合物粒子與液體電解液、導電添加劑混合形成的泥漿,電池使用帶正負電的泥漿。兩種泥漿分別通過鋁集電器和銅集電器收集電子,正負極室之間有一個能傳遞離子、防止電子傳遞的隔膜。電池的充放電原理和鋰離子電池一樣,通過鋰離子在正極室與負極室穿梭通過隔膜,電子通過外電路傳輸完成。

中國科學院物理研究所研究員李泓認為,現有的鋰離子電池采用多層薄膜電極設計,而半固態鋰電池采用厚電極,在結構設計上得到了簡化,減少了集流體、隔膜所占的電池總重量的比例,在采用正負極材料相同的情況下,可以提高電池的能量密度,工藝成本有望降低。但同時,由于采用厚電極,單層隔膜,無法實現快速充放電,也意味著在動力上沒有優勢。

在推廣上,半固態鋰離子電池的生產工藝與現有鋰離子電池的工藝不完全兼容,生產線設計、品質控制、測試標準、量產工藝等都得從頭摸索,防止內部短路的隔膜等關鍵材料還需突破。

石墨烯

石墨烯是目前已知材料中最薄的一種,僅有一個碳原子厚,也是目前導熱效果最好的熱導體。

該材料的電池理論重量是傳統鋰離子電池的一半,厚度也會大幅縮小,而儲電量高出數倍,按照美國倫斯勒理工學院研究人員估算,石墨烯陽極材料比鋰離子電池中常用的石墨陽極充放電速度要快10倍,據報道,如用于電動汽車,8分鐘就能完成一次充電,續駛里程達1000公里。

石墨烯已被各大工業國列為重要材料進行深度開發,但相關生產技術直到2010年才相對成熟,至今還處在初級應用階段。尤其是能讓電池體積和重量大幅縮小的單層石墨烯材料,其成品率很低,生產成本則偏高,或許更現實的做法是利用石墨烯的特性提升現有鋰電池性能。

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