鋰電池還要怎么發(fā)展才能滿足未來(lái)生活需求？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-07 17:32
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隨著智能手機(jī)的普及，電池這個(gè)瓶頸就顯得極為棘手！電子技術(shù)的快速發(fā)展并沒(méi)有帶動(dòng)電池技術(shù)的發(fā)展，幾十年來(lái)，電池一直拖著科技的后腿！智能手機(jī)，無(wú)人機(jī)，電動(dòng)汽車都是使用鋰電池。但是鋰電池有很大的缺陷——儲(chǔ)電量不大，頻繁的充電， 短暫的壽命！這些缺點(diǎn)極大地限制了電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車的發(fā)展！
下面筆者繞開(kāi)傳統(tǒng)鋰電池，介紹一些新進(jìn)電池技術(shù)！說(shuō)不定 某些電池技術(shù)會(huì)主宰未來(lái)！
鋰—空氣電池
鋰空氣是指使用氧氣作為氧化劑，而不是材料。它可以使電池價(jià)格降低到目前鋰電池的五分之一，并且可以使手機(jī)和汽車的續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)達(dá)現(xiàn)有鋰離子電池的五倍。 隨著鋰空氣電池技術(shù)的發(fā)展，相信它會(huì)走到我們平常老百姓的生活中！或許和鋰電池的普及歷程一樣，鋰空氣電池仍然需要五到十年 才能成為現(xiàn)實(shí)！
鋰空氣電池
植物電池
圖中的花盆叫BIOO，它利用水和植物的光合作用產(chǎn)生的能量為設(shè)備充電，平板電腦和手機(jī)都可以。幸運(yùn)的是：這種植物電池已經(jīng)上市了。Bioo每天可以給電子產(chǎn)品充兩到三次電！ 標(biāo)準(zhǔn)為3.5V電壓和0.5A電流，并且它還有一個(gè)創(chuàng)意的巖石形USB接口。 這只是一個(gè)開(kāi)始，想象一下 整個(gè)森林以這種方式供電給我們。城市不僅可以擁有100％的綠色能源，而且還能保護(hù)植被！
植物電池
黃金納米線電池
納米線比人的頭發(fā)薄了一千倍，單就從體積上 就為電池節(jié)省了巨大的空間。可是它們?cè)诔潆姇r(shí)總是會(huì)崩潰。幸運(yùn)的是 研究人員把黃金納米線封裝在氧化錳外殼中，并將其置入電解液就避免這種情況，之后，在20萬(wàn)次充放電循環(huán)的實(shí)驗(yàn)中，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)電池崩潰的情況，這就意味著這項(xiàng)電池技術(shù)取得了突破性進(jìn)展！未來(lái)的電池會(huì)長(zhǎng)生不老，用不壞！黃金納米線電池很有可能是電動(dòng)汽車，航天器和手機(jī)的理想供能源！
石墨烯汽車電池
石墨烯電池是未來(lái)的大趨勢(shì)。一種名為Grabat的公司研發(fā)一種新石墨烯電池，它可以為電動(dòng)車提供高達(dá)500英里的行駛路程。
研發(fā)人員說(shuō)：該電池可以在短短幾分鐘充滿電，充放電速度比鋰離子快了33倍。放電速度對(duì)于汽車的啟動(dòng) 至關(guān)重要，如果放電速度太慢，則電池不足以在短時(shí)間能釋放大量的能量提供給發(fā)動(dòng)機(jī)，這樣就會(huì)影響汽車的啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)！ 2.3v下，Grabat的比能量很大，大約為1000 Wh / kg，而鋰離子為180 Wh / kg。
皮膚摩擦電池
研究人員發(fā)明了一種可以利用人體皮膚的摩擦為電子設(shè)備充電的裝置。只要用手輕拍皮膚，就可以給12 個(gè)LED小燈泡充電。意味著未來(lái)的可穿戴設(shè)備或智能衣服就不需要內(nèi)置電池了。
它的工作原理是這樣的：電極可以收集電流，使用50nm的金膜。金膜位于由數(shù)千個(gè)微小柱子組成的硅橡膠層下面，這有助于增大有效皮膚摩擦的表面積，從而產(chǎn)生更多的摩擦。由于龐大的皮膚是摩擦電層，這意味著該裝置體積可以很小。
納米電池
納米電池比人的頭發(fā)還要小八萬(wàn)倍，其最大存儲(chǔ)電能比目前的鋰電池還要高3倍，關(guān)鍵還可以在12分鐘內(nèi)充滿電 ，并且可以充放電數(shù)千次。納米電池的關(guān)鍵在于微小的“納米孔”，其作用就相當(dāng)于許多小電池，這些眾多的小電池組成了一個(gè)像蜂窩大電池。
一、氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈 在氫燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈中，上游是氫氣的制取、運(yùn)輸和儲(chǔ)藏，在加氫站對(duì)氫燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行氫氣的加注；中游是電堆等關(guān)鍵零部件的生產(chǎn)，將電堆和配件兩大部分進(jìn)行集成，形成氫燃料電池系統(tǒng)；在下游應(yīng)用層面，主要有交通運(yùn)輸、便攜式電源和固定式電源三個(gè)方向。
二、動(dòng)力電池優(yōu)劣勢(shì)比較
目前在交通運(yùn)輸用動(dòng)力源方面，主要有四種技術(shù)路線：鋰離子電池、氫燃料電池、超級(jí)電容和鋁空氣電池。其中鋰離子電池、超級(jí)電容和氫燃料電池得到廣泛的應(yīng)用，而鋁空氣電池尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。能源補(bǔ)給方面，鋰離子電池、超級(jí)電容適用于純電動(dòng)汽車，但是需要外部充電，而氫燃料電池汽車則需要外部氫氣加注，鋁空氣電池則需要補(bǔ)充鋁板和電解液。
四種技術(shù)路線優(yōu)劣勢(shì)比較
1氫燃料電池特性
（1）良好的環(huán)境相容性
氫燃料電池提供的是高效潔凈能源，其排放的水不僅量少，而且非常干凈，因而不存在水污染問(wèn)題。同時(shí)由于燃料電池不像發(fā)動(dòng)機(jī)那樣需要將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，而是直接把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和熱能，能量轉(zhuǎn)換效率高，噪音小。
（2）良好的操作性能
氫燃料電池發(fā)電，不需要復(fù)雜龐大的配置設(shè)備，電池堆可以模塊化組裝。例如，一個(gè)4.5MW的發(fā)電裝置可以有460個(gè)電池組件組成，其發(fā)電廠占地面積比火力發(fā)電廠小得多。氫燃料電池適合作為分散發(fā)電裝置。另外與火力、水力和核能發(fā)電相比，氫燃料電池電廠的建設(shè)周期短，擴(kuò)建容易，可以完全根據(jù)實(shí)際需要分期建設(shè)。同時(shí)氫燃料電池的運(yùn)行質(zhì)量高，應(yīng)對(duì)負(fù)載的快速變動(dòng)（如高峰負(fù)載）特性優(yōu)良，在數(shù)秒內(nèi)就可以從低功率變換到額定功率。
（3）高效的輸出性能
氫燃料電池工作時(shí)將燃料儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)化為電和熱，轉(zhuǎn)換電能的效率在40%以上，而汽輪機(jī)只有1/3可以轉(zhuǎn)化為電。
（4）靈活的結(jié)構(gòu)特性
氫燃料電池組裝非常靈活，功率大小容易調(diào)配，與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)相比，由于氫燃料電池良好的模塊性可以在不增加基礎(chǔ)設(shè)施投資的基礎(chǔ)上，通過(guò)增減單電池的片數(shù)即可輕松實(shí)現(xiàn)輸出功率和電壓的調(diào)整，所以建設(shè)起來(lái)也很容易，而且比較容易實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的調(diào)控。燃料電池的這一特點(diǎn)提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。
（5）氫的來(lái)源廣泛
氫作為二次能源，可通過(guò)多種方式獲得，如煤制氫、天然氣重整制氫、電解水制氫等等。在化石能源被耗盡時(shí)，氫將成為世界上的主要燃料及能量。而采用太陽(yáng)能電解水制氫，過(guò)程中沒(méi)有碳排放，可以認(rèn)為氫是終極能源。
（6）存在的瓶頸
從現(xiàn)階段發(fā)展來(lái)看，氫燃料電池的普及遇到一定的瓶頸，如電池本身成本較高，基礎(chǔ)設(shè)施尚未普及等。
