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锂离子电池有两大缺陷需要解决

2020-02-13 14:39:24来源:励志吧0次阅读

锂离子电池有两大缺陷需要解决

5月23日消息,据福布斯杂志报道,上周,我(本文作者,美国著名博主罗伯特·拉派尔(Robert Rapier))偶然看到一部有趣的纪录片,名为《寻找超级电池》。我对这个话题非常感兴趣,因为开发更好、更便宜的电池对未来的电动汽车和电来说都至关重要。

图:2018年4月25日,中国国际展览中心展出的特斯拉Model 3汽车,它的动力与许多消费电子产品中的锂离子电池技术相同

电池的改进可以提高电动汽车的续航能力,而更便宜的电池可以帮助降低电动汽车的成本,从而使更多的消费者买得起这种新能源交通工具。对于电而言,由于可再生能源的间歇性(有时不可用),其普及可能存在很大挑战。因为风随时可能停止,太阳辐射只能在白天被捕捉到,所以这些能量需要被储存起来。

有效地储存电力可以帮助可再生能源在电中发挥更大作用。因此,近年来许多专业人士都在从事新型电池的研发。据《PV Magazine》称,这一努力正在取得成效,电池价格在2012年到2017年之间下降了70%。但是,要使电池的使用规模达到电级水平,还需要继续降低成本。锂离子电池已经成为许多消费电子产品(如笔记本电脑)和特斯拉(Tesla)电动汽车的首选电池,但是这些类型的电池有两大缺陷需要解决。

首先,虽然锂金属电极的使用能帮助锂离子电池产生更高的能量密度,但它也可以产生类似手指的结构(被称为树突(dendrites)),最终会导致电池短路。解决这一问题的方法是用碳电极取代锂金属电极,后者的晶格结构可以容纳锂离子。这样,新式锂离子电池就诞生了,尽管它的储能能力比使用固体锂金属电极的电池要低。

其次,锂离子电池还存在另一个缺点,它经常成为许多报道的主题。如果这些电池损坏,它们很可能爆炸或起火。这在笔记本电脑、和电动汽车上都曾发生过。如果损坏,所有储存在电池内的能量可以在短时间内释放,结果可能引发激烈的大火。新式电池可以改变世界,它既解决了能量密度问题,又解决了电池损坏时容易引发火灾的危险。

这部新纪录片介绍了塔夫斯大学的迈克·齐默尔曼(Mike Zimmerman)教授的发明。齐默尔曼教授研制出一种电池,用阻燃塑料代替电池中的液体电解质。即使被切割、刺穿或压碎,这种电池也不会着火。事实上,尽管损坏严重,它仍然可以继续产生电力。锂电极产生的锂离子可以快速通过塑料,其速度与液态电解质差不多。这种塑料还能防止电极形成可能导致电池短路的树突。锂金属可以用于负极,这可能会使电池的能量密度增加一倍。

齐默尔曼教授的工作主要是秘密进行的,在《寻找超级电池》的纪录片中露面,是他首次就自己的秘密研究接受电视采访。他已经成立了公司Ionic Materials,并于最近筹集了6500万美元,帮助将这种固态电池商业化。这次采访没有提及电池的任何缺点,也没有提到将其商业化的潜在挑战。但是,如果这种电池能像广告中所宣传的那样发挥作用,那么它就能大大促进绿色能源的生产和发展,同时有助于电动汽车的普及。

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