電池百科

據(jù)美國《每日科學(xué)》網(wǎng)站21日報道，美國科學(xué)家設(shè)計出一種新型鋰空氣電池，可在自然空氣環(huán)境下工作，并在破紀(jì)錄的750次充電/放電循環(huán)后仍能正常工作。研究人員表示，這款鋰空氣電池有望掀起電池領(lǐng)域的新革命，相關(guān)論文發(fā)表于最新一期的《自然》雜志。

想要更高性能的電池？光是增加容量可不行?，F(xiàn)在雖然各個國家都在研發(fā)生物燃料電池，但是因為成本的原因在市場易用階段都沒有普及，不過日本國家材料科學(xué)研究院最新宣布已經(jīng)開發(fā)出一種能量密度空前的新型鋰電池。NIMS將這種新型鋰電池稱為“鋰空氣電池”，其單位體積下的能量密度幾乎逼近極限。同時成本也能夠得到很好的控制。

鋰空氣電池，又被稱為金屬燃料電池，簡單理解，就是用金屬鋰做負(fù)極，空氣中的氧氣做正極的一種鋰電池。如果單純考慮電極的理論比能量，已經(jīng)接近了汽油。但它的反應(yīng)可逆性差，反應(yīng)過程需要催化劑。加上電解質(zhì)的質(zhì)量，當(dāng)前水平的鋰空氣電池單體能量密度比高鎳三元高不了太多。因此還需要技術(shù)上的突破，才能發(fā)揮電極的高比容量優(yōu)勢。

去年，劍橋大學(xué)科學(xué)家宣布獲得巨大突破，它們開發(fā)了“鋰空氣”（lithium-air）電池，科學(xué)家宣稱新電池的性能是現(xiàn)有鋰電池的10倍。新技術(shù)直接使用空氣中氧氣的部分電子，而不是使用存儲在電池一端的電子，他們宣稱電池的性能可以大幅提高，充電一次可以讓一輛電動汽車從倫敦開到愛丁堡。

美國麻省理工學(xué)院MIT開發(fā)了一款新型鋰空氣電池電池設(shè)計，能夠解決目前鋰空氣電池復(fù)雜、低效和壽命低不實際的缺陷，保持傳統(tǒng)鋰離子電池的高效節(jié)能優(yōu)點(diǎn)。有望生產(chǎn)適用于個人電子產(chǎn)品至快速充電電動汽車的低成本高效能電池。

從中科院寧波材料所獲得較新消息，該所研究團(tuán)隊已研制出基于石墨烯空氣陰極的千瓦級鋁空氣電池發(fā)電系統(tǒng)。他們采用石墨烯復(fù)合錳基氧化物催化劑以及新型石墨烯基高效空氣陰極將單體電池功率密度了提高25%，大幅度提升了金屬空氣電池綜合性能。該電池系統(tǒng)能量密度高達(dá)510 Wh/kg、容量20 kWh、輸出功率1000 W。

鋰離子電池為當(dāng)今儲能技術(shù)主流，已廣泛用于各類 3C 產(chǎn)品與電動車，但鋰金屬含量僅占地殼的 0.06%，且近年需求量大增，導(dǎo)致原物料價格上漲，再加上安全性質(zhì)為人詬病，因此除了改善電池性能與降低成本，也有團(tuán)隊尋求鋰基之外的電池。

目前，大力發(fā)展新能源汽車已成為各國實現(xiàn)節(jié)能減排、應(yīng)對氣候變化的共識，很多國家更是將發(fā)展新能源汽車上升到國家戰(zhàn)略高度。美國、歐洲、日本等國的各大汽車集團(tuán)均推出各自的發(fā)展計劃，如大眾提出「2025 戰(zhàn)略」，預(yù)計到 2025 年推出超過 30 款的電動車，銷量力爭達(dá)到 300 萬輛。尤其是 2016 年以來，主要汽車強(qiáng)國更是紛紛加大新能源汽車產(chǎn)業(yè)的支持力度。

從手機(jī)、3C 產(chǎn)品到電動車或是大型儲能電廠，鋰離子電池可說是無處不在，為當(dāng)今儲能技術(shù)主流，但安全性質(zhì)一直為人詬病，因此不少科學(xué)家試圖找出各式解決辦法。根據(jù)美國化學(xué)學(xué)會期刊《Nano Letters》，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)納米線（nanowires）不僅可降低鋰離子電池的易燃性，也可以增強(qiáng)電池性能。

東旭光電的石墨烯產(chǎn)品“烯王”電池推出了第二代，已在電動滑板車、共享電單車、電動車等領(lǐng)域陸續(xù)應(yīng)用，并逐步向新能源汽車產(chǎn)業(yè)延展。東旭光電相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，搭載公司石墨烯基鋰離子電池的新能源客車預(yù)計不久將進(jìn)入市場。光電顯示業(yè)務(wù)、石墨烯應(yīng)用產(chǎn)業(yè)、新能源汽車產(chǎn)業(yè)成為推動公司發(fā)展的“三駕馬車”。

被稱為“黑金”的新材料之王石墨烯近年來成為各國戰(zhàn)略布局新材料的“必爭之地”。

　具有超高電子遷移率和超強(qiáng)機(jī)械韌性的石墨烯在太陽能電池、散熱器、柔性電子器件等領(lǐng)域中極具發(fā)展前景。

鋅空氣電池成本昂貴且難以充電，過去一直無法大量應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦等消費(fèi)性電子產(chǎn)品上，但最近，來自澳洲悉尼大學(xué)和新加坡南洋理工大學(xué)的研究人員聲稱，他們已經(jīng)找到了新的突破方法，可以使用更低成本的電催化劑來幫助鋅空氣電池達(dá)到可充電目標(biāo)。若能使用該方法量產(chǎn)電池，將有機(jī)會和鋰離子電池一較高下。

“深圳應(yīng)該增加像華為一樣的世界級企業(yè)，石墨烯的版圖里，或許就有條件有機(jī)會可以孕育這樣的企業(yè)。”

合肥工業(yè)大學(xué)科研團(tuán)隊制備出一種高強(qiáng)度、自支撐、超薄透明的石墨烯薄膜，并將其組裝為全固態(tài)柔性超級電容器，為下一代柔性電子器件的研發(fā)開辟了新路徑。相關(guān)成果4月12日發(fā)表在《化學(xué)》期刊上。

鋰空氣電池是一種非常有潛力的高比容量電池技術(shù)，其利用鋰金屬與氧氣的可逆反應(yīng)，理論能量密度上限達(dá)到11000Wh／kg，遠(yuǎn)超過鋰電池目前200＋Wh／kg的實際能量密度，因此得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的熱捧，被廣泛認(rèn)為是一項電池領(lǐng)域中未來的顛覆技術(shù)。

近日，來自美國伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校、美國能源部（DOE）阿貢國家實驗室和加州州立大學(xué)北嶺分校的研究人員在《Nature》上發(fā)表了一篇研究成果，稱已經(jīng)成功研發(fā)出“鋰空氣”電池，該技術(shù)產(chǎn)品最終可能成為鋰離子電池的最佳替代者，有可能幫助突破電動汽車?yán)锍唐款i。

鋰空氣電池的性能究竟有多好，是真的靠譜嗎，聽聽知乎作者鋰電檻內(nèi)人哥淡定的回答。

麻省理工學(xué)院的工程師已經(jīng)開發(fā)出一種連續(xù)的制造工藝，可以生產(chǎn)長條高質(zhì)量的石墨烯。該團(tuán)隊的研究結(jié)果首次證明了可用于制造高質(zhì)量石墨烯的工業(yè)可擴(kuò)展方法，該方法適用于過濾各種分子（包括鹽、較大離子、蛋白質(zhì)或納米顆粒）的膜。這種膜應(yīng)該用于脫鹽、生物分離和其他應(yīng)用。

將一張“網(wǎng)”鋪在水里，只要曬曬“日光浴”，就能讓渾濁的河水變干凈。這不是魔術(shù)手法，而是一種提高水體自凈能力的新方法——石墨烯光催化技術(shù)。如今，這項科學(xué)技術(shù)首次運(yùn)用在湖城河道治理過程中，探索城市治水新路子。