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2020-03-26 点击量:298次
在当地时间十月九日晚,瑞典皇家科学院宣布将2019年的诺贝尔化学奖颁发给三位科学(化学家)家,他们分别是美国的科学家JohnBGoodenough、英国的化学家MStanleyWhittingham和日本的化学家A锂离子电池kiraYoshino。
诺贝尔官方对他们的评语是:他们的研究工作,奠定了无线时代和摆脱化石燃料的基础。没错,他们毕生的心血都集中在锂离子电池领域,他们三个人的研究合力将锂离子电池的技术发展至今。
其中尤为关键的是来自美国的科学家JohnBGoodenough,正是他在1976年发现的钴酸锂材料,开创了锂离子电池的时代;而他在1997年,他所发现的磷酸铁锂材料,更是打开了锂离子电池大规模运用的大门。
而目前新能源汽车电池的重要类型便是磷酸铁锂离子电池与钴酸锂离子电池,可以说新能源汽车的发展,很大一部分就是基于他的研究成果。也正是这一场诺贝尔的颁奖礼,让世人的目光都集中在了电池领域,要知道自20世纪90年代至今,电池技术已经陷入了长时间的停滞状态,虽然能量密度在不断的提升,但是在材料上却没有明显的突破性进步。
固然很多人会说,最新的石墨烯电池热度不低,宣传效果看起来也很厉害,它不算是一种突破吗?诚然,若是在实验室范围内,石墨烯材料在电池产业中的确算得上一次重大的突破。它有着结构稳定、导电性高、强度高、性能强等优点。但是受限于产量问题,不能大规模运用的它不足以称为一次电池技术革命。
现在对电池技术依赖极大的新能源汽车领域中,电池能量密度和充电速度的快慢,直接决定着新能源汽车产业的前进速度。而不仅仅是新能源汽车领域要一次电池革命,在工业时代发展到现在,各行各业都要一种更高能量密度的储能装置,来推进工业的进一步发展。
那么众人所期待的下一次电池革命,还要多长时间才能到来呢?会产自哪一块呢?很遗憾的是,确切的答案茶哥也并不确定,但是却通过一些蛛丝马迹得到了以下结论:
1、固态电池或将成为重要研发方向
电池技术不仅仅影响着工业的发展,更是对世界能源结构也产生着一定的影响。想要彻底摆脱化石能源电力,发展可再生电力,必不可少的就是储能装锂离子电池置,在用电波谷将电力储存起来。另一方面,更小钜大锂电更轻更多能量更低成本,也是所有采用电池设备所渴望看到的新型电池,所以电池的主流发展方向必定是朝着提高能量密度而去。
如此一来,目前众多的电池种类里,在能量密度方面潜力巨大的当属固态电池。其固态的电解质拥有更高的密度,可以让更多带电粒子聚集在一端,便拥有了更高的能量密度。目前最新的Li-CO2固态电池能量密度在实验室条件已经高达1876Wh/kg,而现在最先进的三元锂离子电池能量密度最高也不过350Wh/kg。
上文中所提到的锂离子电池之父,刚获得诺贝尔奖的美国科学家Goodenough,虽然目前已经97岁高龄,现在还依旧在研发固态电池的前线上努力着,而他开始这项研究到现在已经到了第7个年头。本次获得诺贝尔奖之后,他当下的研究得到了很多人的重视,而且很大可能会吸引大量的资金进入这一领域。
2.磷酸铁锂离子电池或将在公共交通中继续发挥更大作用
目前磷酸铁锂离子电池重要的运用范围是在公共交通领域,其成本低和不含重金属的优点,再加上稳固的P-O键带来的高安全性,让各国的新能源公共车辆生产厂家纷纷选择它来作为动力锂电池。
不过受限于当下的材料,磷酸铁锂离子电池目前的能量锂离子电池厂家密度较之主流的三元锂离子电池低出了不少,同时在低温条件下的稳定性也有一定的缺陷。但又由于它循环寿命高的优点,让科学家们也没有放弃对它的改进研究。
据最新的消息显示,部分磷酸铁锂离子电池生产厂家在对正极、负极、电解液以及粘结剂作出改进后,试生产出的磷酸铁锂离子电池的低温稳定性提升了许多。
而部分实验室通过优化电池材料的方法,让磷酸铁锂离子电池的能量密度也上升至200Wh/kg以上,虽然与最好的三元锂电依旧有着不小的差距,但是已经提升了将近一倍的能量密度,同时也还有着极大的进步空间。
诺贝尔化学奖的颁发,将所有人的目光都集中在了电池技术之上。在可见的未来中,电能也将取代化石燃料成为我们重要的运用能源。甚至可以说,下一次电池技术的突破,将会是继第二次工业革命后,人类发展史上最重要的一次技术进步,希望那一天的到来不会太遥远。
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