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简述燃料电池催化剂的新突破

钜大LARGE  |  点击量:2393次  |  2018年05月31日  

  但笔者想要强调的是,这些前瞻技术的成果距产业化都还有一段相当的距离。当然,这里并不是说国内专家的研究脱离了产业化,而是指锂电本身距离下一代电池技术还比较远。

  目前国内的共识是,近期通过高镍三元正极、硅碳负极实现300wh/kg;中期(2025年)是基于富锂锰基/高容量Si—C负极,实现单体400wh/kg;远期则是开发锂硫、锂空电池,实现单体比能量500wh/kg。

  其中,近期高镍三元/硅碳负极体系,其实已经存在了,硅碳负极材料和811三元正极材料甚至形成了一定的产业规模,但在实际应用中,国内还没有哪一家车企量产该体系电池的电动汽车,更别提形成规模化了。

  也就是说,在国内专家的“共识”中,300wh/kg、400wh/kg、500wh/kg的目标是达到,而不是大规模应用。因此,媒体、论坛中频频传出的锂电技术预言,对于消费者来说还要再打一个折扣。

  而事实上,当前在马路上行驶的电动汽车,其动力电池绝大部分还是多年前就出现的523三元体系。因此,从应用端来看,最迫在眉睫的提升还不是锂电池的革新(急也没有用),而是如何最大化的利用好当前体系的动力电池。

  不过话说回来,从长远来看,锂电前瞻技术直接关系到国内新能源行业能否实现弯道超车,因为即便实现了自动驾驶,动力系统的重要性依然不会改变。

  下面就来看看本周锂电行业都有哪些新技术和大事件吧。

  1、低成本碳基电催化剂大幅提升燃料电池的能量密度

  据外媒报道,英国萨里大学与伦敦玛丽王后大学的研究团队制作低成本碳基电催化剂,该产品可被用于阴离子交换膜燃料电池,该款催化剂有助于将燃料电池的能量密度提升至703mW/cm2。相较之下,该领域早前的能量密度仅为50mW/cm2。

  该类催化剂选用了价格便宜的埃洛石作为模板,利用尿素及糠醛分别作为其氮源及碳源,糠醛是一种有机化学物,可利用燕麦、小麦麸或锯屑制得。然后,再将上述材料加工为黑色细粉,并将其用作氮掺杂碳电催化剂。

  点评:燃料电池催化剂一直是燃料电池领域的研究重点,毕竟铂电极的成本太高,而不少人诟病的燃料电池功率低也是因为降低成本减少了铂用量(燃料电池功率密度可以通过铂电极非线性叠加),燃料电池要真正的大规模应用,新的催化剂必不可少,此外,寿命也是燃料电池的一大制约因素。不过看该研究,新催化剂原料均来自农作物,莫名的有一股不靠谱的乡土气息(想起那些用农作物研究锂电池最后无疾而终的报道)。

  2、新技术使锂电池"返老还童"

  援引Straitstimes消息,新加坡南洋理工大学研发人员通过增加电池电极实现了让锂电池在10小时内恢复95%的可用容量。具体而言,新技术通过新增电极除去影响电池性能的“杂质”物质,使得电池性能得以恢复。

  如果这项技术可以实现商业化,那么这将会对电动车行业带来极大利好。目前电动车用锂电池循环次数仍无法令人满意,在实际使用几年后电池容量损耗相当大,更换电池的成本使得车辆使用成本激增。全新的电池修复技术可以极大降低电池更换的频率,提升电动车的性能和性价比。

  点评:其实笔者完全无法想象其原理,增加极片10小时内就能清除电池杂质,就能恢复电池95%的容量。就好像突然有个人过来说自己杂交出了一种水稻,吃完后一个月能排除人体内杂质,使60岁的人返老还童到30岁。而事实上,锂电池容量衰减的过程是一个个微小偏差不断积累的过程,那么轻易的就回到过去,大概只有吹牛一种办法。

  3、新型负极材料2min实现300次充放电

  韩国科学技术研究院发布消息称,该院联合首尔大学利用富锂锰镍钴锰氧化物(LMR)材料,制作出可以克服表面热化现象的新型阳极材料。该技术可以提高电动汽车电池的性能。该研究成果发表在国际学术杂志《纳米快报》(NanoLetters)上。

  LMR材料比其它阳极材料能源密度高,安全性强,但在充放电时,结晶结构会出现不稳定现象,这种现象主要发生在阳极材料粒子的表面,在商业化应用上存在局限性。韩国技术使LMR阳极材料表面保持稳定,进而形成快速传达锂离子的表面结构,抑制材料热化现象,制作工艺简单、便捷。

  研究结果表明,该新型材料在2分钟内进行300次以上的高速充放电时,维持了原有的特性。该技术可以缩短充电时间、提高行驶距离,同时,阳极材料的合成方法及改善方案可应用于下一代电动汽车及中大型能源存储系统。

  点评:2分钟内进行300次以上的高速充放电,也就是平均2.5秒一次充放电,实际充电大概1秒?这已经不是业内常说的快充、闪充了。笔者突然想起半年前日本一家研究所宣称研发1秒充满电的黑科技,或许是与韩国的这个研究采用了相同的手法。当然,笔者这里说的手法不是指技术,而是指脱离实际的测量方式,即并没有真正构成完整的电池体系进行实验。

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