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锂电池未来的五大创新电池技术

钜大LARGE  |  点击量:883次  |  2018年11月27日  

摘要
电池已经融入到我们的日常生活中,电动车、手电筒、遥控器,似乎我们的生活中早已离不开电池。幸运的是,未来的电池正朝着可持续的方向发展,小编整理了五大未来创新电池技术示例,供各位读者阅读。

电池已经融入到我们的日常生活中,电动车、手电筒、遥控器,似乎我们的生活中早已离不开电池。幸运的是,未来的电池正朝着可持续的方向发展,小编整理了五大未来创新电池技术示例,供各位读者阅读,如下:

1.由人体皮肤供电的新款电池

如今,智能腕表、蓝牙耳机(Bluetoothheadsets)、智能服装等“智能穿戴式设备(smartwearables)”越发流行,上述设备可追踪并记录用户的呼吸、心率及其他身体参数。为解决上述穿戴式设备的供电问题,科研人员正在研发一款电池,其所采用的电极就附着在用户的皮肤上。

目前,这款创新型电池正在测试中。当手指轻拍皮肤后,其产生的电量可点亮12个LED灯泡。值得一提的是,该电极可捕获皮肤上的电流,其金制膜层的厚度为50纳米,位于硅胶层(siliconerubberlayer)的下方,后者由许多小型柱状物构成,进而增大皮肤接触面。

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2.快充技术(Quick-ChargeTechnology)

就在不久前,若智能手机的电量耗尽,这意味着用户需要为手机插上充电器,须等待30-60分钟才能为该设备充满电。如今,某些快充技术可将充电速度缩短为早前的六分之一。例如:高通“5for5”的创新技术的亮点在于“充电五分钟,通话5小时”,其旨在为采用骁龙芯片的手机与智能设备提供超快速充电服务,不仅大幅缩减了充电时间,还避免了充电时的等待。此外,该技术还减缓了用电量并减少了所需支付的电费。

3.安全性更高的固态电池

研究人员已研发出数款固态电池,该产品在多个方面领先当前普遍使用的锂离子电池。此外,固态电池的安全性更高,使用寿命更长,电量更为强大。这类新款充电电池可充电几十万次,等材料磨损后进行填埋处理。固态电池使电量提升超过30%,这意味着充电完后,其使用时间更长。由于固态充电电池属于非易燃品,对电动车而言,是一类极佳的车载电池。

4.锂离子电池

尽管固态电池可提供各类环保功能,但VisualCapitalist公司认为,锂离子电池在环保方面的改进空间较大。据估计,未来锂离子电池的电量将逐年增长6%-7%,这得益于锂离子电池阴极内铝、钴、锰、镍等金属含量的不断调整。科研人员对上述材料进行了大量试验,持续探索各材质的最佳配比,使其阴极的使用寿命延长,同时提升其能效。目前,研究人员正在测试硅质阳极,相较于当前采用的石墨阳极,其材质使电池的电量提升了10倍。

5.柔性电池(flexiblebattery)

亚利桑那州立大学(ArizonaStateUniversity)的研究团队受到日本折纸技艺的启发,采用了一种柔性储能技术,其研发的锂离子电池拥有大量的褶曲及切口(cuts),增强了电池的延展性及柔性。

据称,该款柔性电池的外观为弹性腕带,作为智能手表的重要部件之一。由于该腕带的延展性,这类可延展的欧星电池或将被缝入智能衣服中。智能穿戴式设备的供电或终将由这类电池驱动,该产品所耗费的资源要低于传统的散装电池。

以下5大创新性能源技术突破将有助于改变目前人类以化石能源为主的现状,改变我们获取能源的方式,确保我们的能源安全。

藻类制造的生物燃料:能效高

用玉米或甘蔗等可食用的农作物来制造生物燃料存在两大弊端:一是与粮争地,与人争食,对现在人类业已不堪重负的粮食危机来说无疑是雪上加霜;另一方面也将给淡水供应带来巨大压力。藻类受命于危难之中,挺身而出。海藻不会占用土地和淡水,不与人争粮,不与粮争地,只要有阳光和海水就能生长,甚至在废水和污水中也能生长。

科学家们的测算表明,每英亩藻类能生成数千加仑的汽油,而同样大小的土地种植出来的农作物才能生产区区数百加仑汽油,完全不可同日而语。不过,现在科学家们面临的问题是,如何以更经济可行的办法进行规模化生产。

锂电池未来五大创新电池技术

液态金属电池:个头小,储能强

目前,科学家们还没有研制出在电网中大规模存储电能的高性价比方法,这成为各种可再生能源发展的桎梏。美国麻省理工学院(MIT)的液态金属电池似乎是一种比较好的解决办法。

据国外媒体报道,MIT材料科学与工程教授唐纳德·沙德维领导的研究团队,已经成功制造出了液态金属电池。液态金属电池的构造其实很简单,两边为液态金属电极,中间夹着熔盐。在未来某一天,液态金属电池有望产生像太阳能这样的可再生能源,使太阳能电池板和风力涡轮机上的能量存储变得更容易,有助于科学家们建造更可靠的电网。

锂空气电池:蓄电能力为锂电池的10倍

目前人们广泛使用的锂离子电池在化学组成上缺乏汽油的能量密度,当电动汽车使用这种电池时,一次充电只能行驶有限的里程,因此,锂离子电池需要更好的化学组成成分。

锂空气电池——用空气中的氧气取代了金属氧化物——应运而生。锂空气电池的蓄电能力为性能最好的锂离子电池的10多倍。锂空气电池的发电原理是,将锂金属氧化产生锂离子和电子,锂离子、电子与空气中的氧分子进行还原反应,从而产生电能。由于空气随处可得,人们可把锂空气电池做得更轻、更小,不必再担心燃料储存空间的问题。

锂电池未来五大创新电池技术

高效的太阳能电池:转化效率高

目前商用的太阳能电池板将太阳能转化为电能的效率不足25%。美国国防部高级研究计划局(DARPA)正在进行的“超高效太阳能电池(VHESC)”研发项目或许可以让人们得到转化率高达40%甚至更高的太阳能电池,彻底改变电力的生产方式。

先进的核能:惰性气体做冷却剂

要让核反应堆工作并确保安全,冷却是一个必不可少的过程。大部分核反应堆都使用大量水做冷却剂。而新的核反应堆则可能用惰性气体代替水做冷却剂或者用对流代替水泵。

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