探尋“鋰離子充電電池之后的新電池”
時間:2014-09-30 來源:重慶網(wǎng) 作者:cqw.cc 我要糾錯
探尋“鋰離子充電電池之后的新電池”
新結(jié)構(gòu)鋰-空氣電池的長時間連續(xù)放電曲線放電容量約為5萬mAh/g,是比原來的鋰-空氣電池高一位數(shù)。 這種技術(shù)還可考慮與單純的充電電池不同的使用方法。如果不對電池進行充電,而是通過底座更換正極的水性電解液,以卡盒等方式補給負(fù)極的金屬鋰,汽車便可無需充電等待時間,立即行駛(圖10)。通過回收用過的水性電解液,以電氣方式約克空調(diào)重新生成金屬鋰,還可實現(xiàn)鋰的反復(fù)使用?梢哉f是以金屬鋰為燃料的新型燃料電池。
樓宇自動化 [簡介] 與現(xiàn)有鋰離子充電電池相比,重量能量密度提高約7倍,成本降至1/40。這是日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省提出的電動汽車(EV)用電池的性能目標(biāo)。這是在日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省2006年8月的研究會上發(fā)表的《對新一代汽車電池的建議》報告中提出的2030年目標(biāo)值。報告發(fā)表已有3年,作為電池發(fā)展的路線圖,至今依然受到重視 探尋“鋰離子充電電池之后的新電池” (一):讓能量密度達到“7倍” 與現(xiàn)有鋰離子充電電池相比,重量能量密度提高約7倍,成本降至1/40。這是日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省提出的電動汽車(EV)用電池的性能目標(biāo)。 這是在日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省2006年8月的研究會上發(fā)表的《對新一代汽車電池的建議》報告中提出的2030年目標(biāo)值。報告發(fā)表已有3年,作為電池發(fā)展的路線圖,至今依然受到重視。 “7倍”的能量密度的確很有必要。從2009年推出的EV來看,在持續(xù)行駛距離上,三菱汽車的“i MiEV”為160km,富士重工業(yè)的“斯巴魯插電式STELLA”為80km。按照“在城市內(nèi)使用”的預(yù)期,在EV剛剛開始導(dǎo)入的2009年,這樣的性能還算說得過去。但今后要想整體取代汽油車的話,這樣的性能明顯實力不足。 能量密度提高至目前“7倍”的電池,至少不會是現(xiàn)在的鋰離子充電電池。只要使用的是LiC6(嵌鋰石墨)負(fù)極、LiCoO2(鈷酸鋰)或LiMn2O4(錳酸鋰)正極,以及電解質(zhì)(有機溶媒)這樣的“三角組合”,無論怎么改進,都擺脫不了材料本身的束縛。上述三類材料均存在理論上的極限,所以性能無望獲得飛躍性提高。 為了突破這一障礙,開發(fā)超越鋰離子充電電池極限的電池的有關(guān)研究正在推進之中。目的是打破三角組合中的一角,使性能大幅提高。具體的做法包括使用離子液體的鋰離子充電電池、全固體型鋰離子充電電池,以及鋰-空氣電池等。 目前,開發(fā)上述電池的有日本大阪府立大學(xué)、關(guān)西大學(xué)、產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所、電力中央研究所等研究機構(gòu)。企業(yè)還不是主角。 不過,有眾多汽車廠商向這些研究機構(gòu)發(fā)出了合作意向。其中,豐田汽車宣布,已經(jīng)著手與大阪府立大學(xué)展開共同研究。 在目前的鋰離子充電電池中,種種問題的根源均來自電解質(zhì)使用的有機溶媒。有機溶媒容易著火或泄漏。雖然鋰本身著火的話也很危險,但有機溶媒有可能引發(fā)大事故。 另外,只要有溶媒存在,就會“稀釋”電解質(zhì)。而進行工作的是離子,因此多余的溶媒會給工作造成障礙,從而拖累性能指標(biāo),使能量密度難以達到“7倍”。 (二):用離子液體讓電池工作 要棄用有機溶媒,第一途徑就是將電解質(zhì)改為離子液體。關(guān)西大學(xué)化學(xué)生命工學(xué)部化學(xué)及物質(zhì)工學(xué)系教授石川正司展開了將離子液體應(yīng)用于鋰離子充電電池建筑節(jié)能技術(shù)的研究,宣布要對電解質(zhì)等各項要素逐一進行分析,為此已聯(lián)手第一工業(yè)制藥、Elec Cell等公司,驗證包括正極在內(nèi)的各關(guān)鍵要素,確認(rèn)電池工作性能(圖1)。可以說,在使用離子液體的電池方面,這是首例有關(guān)工作驗證的發(fā)表。
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