全氣候電池對(duì)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)有什么樣的作用?
北京理工大學(xué)等科研團(tuán)隊(duì)宣布全氣候電池產(chǎn)品研發(fā)成功。此外,低溫環(huán)境下整車系統(tǒng)集成及控制等關(guān)鍵技術(shù)也獲得突破,全球首批全氣候電動(dòng)汽車將于2017年12月底發(fā)布,預(yù)計(jì)2020年完成4種車型共11輛產(chǎn)品樣車的開(kāi)發(fā),并開(kāi)始示范運(yùn)行。北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)副主任張繼紅接受采訪時(shí)表示,將進(jìn)一步整合相關(guān)技術(shù),不管是低溫電池技術(shù),還是無(wú)人駕駛技術(shù),在2022年冬奧會(huì)期間能夠得到一個(gè)完整的、全面的呈現(xiàn)。
當(dāng)氣溫從25℃下降到-20℃,汽車動(dòng)力電池所能釋放的電量會(huì)降低30%,充電時(shí)間也會(huì)相應(yīng)增加。因此,在低溫環(huán)境下,電動(dòng)汽車運(yùn)行通常會(huì)出現(xiàn)充電困難、續(xù)航里程大幅縮水的問(wèn)題。而我國(guó)北方地區(qū),如內(nèi)蒙古、黑龍江、吉林、遼寧等地,冬季溫度經(jīng)常在-20℃以下,是北方推行新能源汽車的障礙。
工信部發(fā)布7月汽車工業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況顯示,7月份,我國(guó)汽車銷量同比增長(zhǎng)6.2%,新能源汽車銷量同比增長(zhǎng)55.2%。2017年1-7月,新能源汽車產(chǎn)銷分別完成27.2萬(wàn)輛和25.1萬(wàn)輛,同比分別增長(zhǎng)26.2%和21.5%。對(duì)于2017年新能源汽車市場(chǎng)發(fā)展走勢(shì),中汽協(xié)預(yù)測(cè):將會(huì)繼續(xù)保持快速增長(zhǎng),預(yù)計(jì)市場(chǎng)銷量在80萬(wàn)輛左右。
6月13日,工信部就《乘用車企業(yè)平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法(征求意見(jiàn)稿)》向社會(huì)公開(kāi)征求意見(jiàn),2018年度至2020年度,乘用車企業(yè)的新能源汽車積分比例要求分別為8%、10%、12%。中汽協(xié)根據(jù)2016年新能源汽車銷量計(jì)算估算,新能源乘用車積分行業(yè)平均水平約為3%,《意見(jiàn)稿》指出在2018年大幅提升至8%的水平,如果該管理辦法獲得通過(guò),或?qū)⒋蟠筇嵘覈?guó)新能源汽車的生產(chǎn)規(guī)模,刺激新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈的需求。而本次北京理工大學(xué)全氣候電池產(chǎn)品研發(fā)成功對(duì)于電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要作用,推動(dòng)北方地區(qū)的推廣應(yīng)用。
可逆鋅空氣電池具有價(jià)格低廉、環(huán)境友好和能量密度高(1084Whkg-1)等優(yōu)勢(shì),在便攜式交通工具和能量?jī)?chǔ)存器件應(yīng)用方面潛力巨大。該電池的核心組分是驅(qū)動(dòng)氧還原反應(yīng)(ORR)和析氧反應(yīng)(OER)的雙功能催化劑,但存在動(dòng)力學(xué)緩慢及循環(huán)穩(wěn)定性差等問(wèn)題。因此,發(fā)展廉價(jià)、高效的雙功能催化劑,對(duì)于推動(dòng)可逆鋅空氣電池的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。
氮化物,如Ni3FeN等,因其獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)和半金屬特性,在電催化氧氣還原反應(yīng)(OER)中,表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。但將Ni3FeN應(yīng)用于可逆鋅空氣電池中,面臨兩個(gè)問(wèn)題:一是氮化物的ORR活性低;二是氮化物的在合成過(guò)程(氨氣氣氛煅燒)中易團(tuán)聚,難以得到更小尺寸、更多活性位暴露的氮化物,阻礙其OER性能的進(jìn)一步提升。
近日,中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所超分子光化學(xué)研究團(tuán)隊(duì)研究員張鐵銳課題組采用“一石二鳥(niǎo)”的策略,通過(guò)引入鈷氮共摻雜碳載體(Co,N-CNF),有效減輕Ni3FeN在高溫合成過(guò)程中的團(tuán)聚問(wèn)題,從而縮小其尺寸至14nm;同時(shí)Co,N-CNF本身具備優(yōu)良的ORR性能。因此,Ni3FeN/Co,N-CNF復(fù)合物的OER性能明顯優(yōu)于貴金屬IrO2,ORR性能超過(guò)商業(yè)化Pt/C,該雙功能催化劑可實(shí)際應(yīng)用于可逆鋅空氣電池,并在高電流密度(50mAcm-2)下長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作。該策略為設(shè)計(jì)和合成多功能催化劑提供了新思路,可廣泛應(yīng)用于金屬空氣電池、可充放電式燃料電池、全分解水以及其他能源領(lǐng)域。
研究結(jié)果以3DCarbonNanoframeScaffold-immobilizedNi3FeNNanoparticleElectrocatalystsforRechargeableZinc-AirBatteries’Cathodes為題發(fā)表在NanoEnergy上。
研究工作得到科技部國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家“萬(wàn)人計(jì)劃”-青年拔尖人才支持計(jì)劃、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(B類)等的支持。
















