技術(shù)突破還是噱頭，水基鋅電池替代鋰電池？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-27 12:58
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在既去年開發(fā)出水基鋰電池后，美國馬里蘭大學(xué)又開發(fā)出水基鋅電池了，這一次能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化嗎？
美國研究人員開發(fā)出一種可充電的水基鋅電池，不僅容量大，壽命長，而且更安全，有望成為目前廣泛使用的鋰電池的理想替代品。
技術(shù)突破還是噱頭？水基鋅電池能橫空出世！
對于電池來說，體積小、容量大、壽命長、安全性高、制造成本低等都是理想的素質(zhì)要求，但集這些特性于一身的電池目前還難以找到。就拿消費(fèi)電子產(chǎn)品中廣泛使用的鋰電池來說，雖然在容量、體積、壽命等方面可圈可點(diǎn)，但其爆炸風(fēng)險(xiǎn)卻讓許多人詬病。
而此次美國馬里蘭大學(xué)、陸軍研究實(shí)驗(yàn)室和國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院研究人員組成的研究小組，將傳統(tǒng)的鋅電池技術(shù)與水電池技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)出了容量更大、安全性更高的可充電電池。他們使用新型的含水電解質(zhì)，替代傳統(tǒng)鋰離子電池中使用的易燃有機(jī)電解質(zhì)，大大提高了電池的安全性；而通過添加金屬鋅以及在電解液中添加鹽，則有效提高了電池的能量密度。
研究人員指出，鋅電池是一種安全且生產(chǎn)成本相對較低的電池，但能量密度低，壽命也短，因而并不完美。新型水基鋅電池則克服了傳統(tǒng)鋅電池的這些缺點(diǎn)，不僅大大提高了電池的能量密度，電池壽命也延長了許多。而與鋰電池相比，水基鋅電池不僅可在能量密度方面與其一較高下，而且安全得多，不會有爆炸或引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。
研究人員對新型水基鋅電池的商業(yè)化前景充滿信心。他們表示，新型電池最終不僅可用于消費(fèi)電子產(chǎn)品，成為鋰電池的有力競爭者，還可在太空、深海等極端環(huán)境下使用，在航空航天、深海探測以及軍事領(lǐng)域都有用武之地。
相關(guān)研究成果發(fā)表在最新一期《自然·材料》雜志上。
事實(shí)上，早在去年9月，美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室（ARL）和馬里蘭大學(xué)的研究人員首次開發(fā)出使用水鹽溶液作為電解質(zhì)的鋰離子電池，可以達(dá)到家用電子設(shè)備（如筆記本電腦）所需的4.0伏特，而且不具有某些市售的非水溶液鋰離子電池所具有的起火和爆炸危險(xiǎn)。
據(jù)專攻電化學(xué)和材料科學(xué)的ARL研究員，同時也是這項(xiàng)研究的主要作者Kang Xu博士稱，這種技術(shù)將為士兵提供一種完全安全和靈活的鋰離子電池，具有與SOA鋰離子電池相同的能量密度。即使是在嚴(yán)重的機(jī)械濫用情況下，該電池仍然沒有起火和爆炸的危險(xiǎn)。
：水基系的在提升電池安全性上來看，效果顯著，從固態(tài)電池到是石墨烯電池再到現(xiàn)在的水基鋅電池，新的電池概念總是層出不窮，但截至目前在實(shí)際的應(yīng)用中，還沒有哪種電池能真正取得突破實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。新的電池技術(shù)可以，但這些所謂的新技術(shù)更多的是在炒作概念，行業(yè)的更應(yīng)該關(guān)注的是新技術(shù)在近期是否具備產(chǎn)業(yè)化的條件。
去年，我國新能源汽車銷量達(dá)到50.7萬輛、保有量超過100萬輛，占全球市場保有量的50%，位居世界第一位，預(yù)計(jì)2020年保有量將達(dá)到500萬輛，產(chǎn)能將達(dá)到200萬輛，對動力電池的需求超過100GWh，到2030年這一需求將超300GWh。
2016年5月，工業(yè)和信息化部指導(dǎo)成立中國動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟。成立一年多來，聯(lián)盟一方面開展政策法規(guī)研究、行業(yè)信息的統(tǒng)計(jì)與服務(wù)、有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究、搭建國內(nèi)國際合作交流平臺、開展人才培訓(xùn)，另一方面促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新。
中國汽車工業(yè)協(xié)會常務(wù)副會長、創(chuàng)新聯(lián)盟理事長董揚(yáng)（點(diǎn)擊查看最新人物消息） 表示，中國動力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟下一階段的目標(biāo)便是根據(jù)新能源汽車經(jīng)濟(jì)性和使用便利性的要求，突破下一代動力電池性能、成本、壽命和耐久性、安全性和可靠性。
具體而言，到2020年新型鋰離子電池單體比能量達(dá)到350Wh/kg；實(shí)現(xiàn)電池系統(tǒng)比能量260Wh/kg的產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化和整車應(yīng)用；純電動汽車到2030年具有與傳統(tǒng)燃油車相當(dāng)?shù)睦m(xù)航里程（參配、圖片、詢價） 。
辛國斌：我國動力電池技術(shù)尚未突破 重點(diǎn)部署五大工作
辛國斌強(qiáng)調(diào)，我國動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展任重道遠(yuǎn)，還需各方繼續(xù)努力加快協(xié)同發(fā)展，增強(qiáng)緊迫感、使命感，堅(jiān)定信心做好五大工作。
一是要持續(xù)重視安全問題，不斷提升保障體系。要繼續(xù)強(qiáng)化企業(yè)在各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量主體責(zé)任，保障材料、電芯、電池包、整車等的安全生產(chǎn)和使用。進(jìn)一步提升生產(chǎn)自動化和智能化水平，不斷提升高能量密度電池系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和安全性。要加強(qiáng)動力電池的消防安全研究和控制，為新能源汽車發(fā)展掃除后顧之憂。
二是要實(shí)現(xiàn)技術(shù)革命性突破，提供新能源汽車發(fā)展支撐。要加快鋰電升級工程的開發(fā)進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)單體每公斤350瓦時、系統(tǒng)每公斤260瓦時的突破。要加快固態(tài)電池等新體系電池的研究開發(fā)，力爭跟上國際領(lǐng)先水平。要加快提高動力電池成套裝備開發(fā)和制造水平加快大規(guī)模智能制造技術(shù)和裝備開發(fā)。
三是推動全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新，加快建立產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系。要以國家動力電池創(chuàng)新中心為代表，建設(shè)一批促進(jìn)制造業(yè)協(xié)同創(chuàng)新的公共服務(wù)平臺。要加快突破材料、電池、系統(tǒng)集成、工藝裝備等環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，提升產(chǎn)品綜合性能和質(zhì)量水平。
四是加強(qiáng)回收經(jīng)濟(jì)性研究，推動回收再利用體系建設(shè)。要從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工藝、裝備等方面考慮梯次利用和回收再利用，加快拆解回收等技術(shù)的前瞻性研究，研究退役動力電池性能評價技術(shù)，研究與試點(diǎn)商業(yè)化梯次利用可行性。
