鋰電池有哪些前沿技術(shù)革新？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-12 21:05
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新型柔性電池
中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所功能薄膜材料研究中心唐永炳研究員及其研究團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的柔性超快充放電池，這種新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顯著提升了電池的快充快放特性，同時(shí)保持了高的能量密度和循環(huán)性能。
這種新型電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡化了傳統(tǒng)鋰離子電池的制造工序，并大幅提升了電池的快充快放能力，該新型電池具有120C（充放電時(shí)間約為30秒）的超高倍率性能，電池在獲得22634W/kg超高功率密度的同時(shí)，依然可以保持232Wh/kg的高能量密度。
該研究成果有望應(yīng)用于柔性可穿戴電子器件、無人機(jī)、機(jī)器人等領(lǐng)域，其一體化柔性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路對提升其他儲(chǔ)能器件的快充快放性能也具有指導(dǎo)意義。
鋁空氣電池
中科院寧波工業(yè)技術(shù)研究所研制出基于石墨烯空氣陰極的千瓦級鋁空氣電池發(fā)電系統(tǒng)。該電池系統(tǒng)可同時(shí)為一臺電視機(jī)、一臺電腦、一臺電風(fēng)扇以及10個(gè)60瓦照明燈泡同時(shí)供電，初步驗(yàn)證了鋁空氣電池系統(tǒng)的發(fā)電供電能力，是新能源和新材料領(lǐng)域的一項(xiàng)重大突破。
高級工程師薛業(yè)建介紹，以石墨烯基復(fù)合氧化物為催化劑的鋁空氣電池有很大的市場空間，鋁空氣電池的核心材料是摻雜石墨烯的陰極催化劑。該產(chǎn)品采用鋁板作為陽極，插入石墨烯基復(fù)合催化劑的空氣陰極于裝有電解液的容器中，鋁與空氣發(fā)生反應(yīng)就產(chǎn)出電能。這款鋁空氣電池目前已擁有22項(xiàng)國家專利，以后將可用于電動(dòng)汽車、通訊基站等各個(gè)領(lǐng)域。如果用于新能源汽車上，可以使車身輕盈，并大大提高續(xù)航里程。如果用于手機(jī)充電寶上，則可以大大提高輸出電量。一些通訊基站如果采用這種電池，優(yōu)勢也是顯而易見的，現(xiàn)在我國的通訊基站用的是鉛酸電池，全國的通訊基站大概需要一千萬組鉛酸電池，每兩三年換一次，對一些偏遠(yuǎn)地區(qū)來說更新比較困難，而鋁空氣電池有15至20年的使用壽命，可以在很大程度上解決這一難題。
據(jù)悉，鋁空氣電池日后還可用到馬燈、航空標(biāo)燈上，出海人員遇到緊急缺電時(shí)，以石墨烯基復(fù)合氧化物為催化劑的這款電池，舀點(diǎn)海水接上電線，就可以發(fā)電。這對一些驢友來說，也可以使旅程變得更加安全。
石墨烯超級電容器
還記得全球首個(gè)利用石墨烯開發(fā)的超級電容移動(dòng)電源Zap&Go嗎？那可是真正的充電5分鐘，通話1小時(shí)啊。如今，它的開發(fā)公司Zapgo要進(jìn)軍中國市場了！于近日正式與株洲立方新能源科技有限責(zé)任公司（以下簡稱立方新能源）簽訂了合作協(xié)議，確定將共同開發(fā)“Carbon-Ion”石墨烯超級電容器。
石墨烯于2004年問世，是目前已知的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最好的一種新型納米材料，是頭發(fā)絲的20萬分之一，強(qiáng)度是鋼的200倍。被稱為“黑金”、“新材料之王”，有學(xué)者曾說：“19世紀(jì)是鐵器的時(shí)代，20世紀(jì)是硅的時(shí)代，21世紀(jì)是碳的時(shí)代。”而石墨烯就是碳的代表材料。
科學(xué)家甚至預(yù)言它將“徹底改變21世紀(jì)”，其應(yīng)用領(lǐng)域幾乎無所不及，包括生物醫(yī)藥領(lǐng)域、物理分離領(lǐng)域、軍事用途領(lǐng)域以及鋰電池領(lǐng)域等等。
中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所功能薄膜材料研究中心唐永炳研究員及其研究團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的柔性超快充放電池，這種新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顯著提升了電池的快充快放特性，同時(shí)保持了高的能量密度和循環(huán)性能。
這種新型電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡化了傳統(tǒng)鋰離子電池的制造工序，并大幅提升了電池的快充快放能力，該新型電池具有120C（充放電時(shí)間約為30秒）的超高倍率性能，電池在獲得22634W/kg超高功率密度的同時(shí)，依然可以保持232Wh/kg的高能量密度。
該研究成果有望應(yīng)用于柔性可穿戴電子器件、無人機(jī)、機(jī)器人等領(lǐng)域，其一體化柔性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路對提升其他儲(chǔ)能器件的快充快放性能也具有指導(dǎo)意義。
鋁空氣電池
中科院寧波工業(yè)技術(shù)研究所研制出基于石墨烯空氣陰極的千瓦級鋁空氣電池發(fā)電系統(tǒng)。該電池系統(tǒng)可同時(shí)為一臺電視機(jī)、一臺電腦、一臺電風(fēng)扇以及10個(gè)60瓦照明燈泡同時(shí)供電，初步驗(yàn)證了鋁空氣電池系統(tǒng)的發(fā)電供電能力，是新能源和新材料領(lǐng)域的一項(xiàng)重大突破。
高級工程師薛業(yè)建介紹，以石墨烯基復(fù)合氧化物為催化劑的鋁空氣電池有很大的市場空間，鋁空氣電池的核心材料是摻雜石墨烯的陰極催化劑。該產(chǎn)品采用鋁板作為陽極，插入石墨烯基復(fù)合催化劑的空氣陰極于裝有電解液的容器中，鋁與空氣發(fā)生反應(yīng)就產(chǎn)出電能。這款鋁空氣電池目前已擁有22項(xiàng)國家專利，以后將可用于電動(dòng)汽車、通訊基站等各個(gè)領(lǐng)域。如果用于新能源汽車上，可以使車身輕盈，并大大提高續(xù)航里程。如果用于手機(jī)充電寶上，則可以大大提高輸出電量。一些通訊基站如果采用這種電池，優(yōu)勢也是顯而易見的，現(xiàn)在我國的通訊基站用的是鉛酸電池，全國的通訊基站大概需要一千萬組鉛酸電池，每兩三年換一次，對一些偏遠(yuǎn)地區(qū)來說更新比較困難，而鋁空氣電池有15至20年的使用壽命，可以在很大程度上解決這一難題。
據(jù)悉，鋁空氣電池日后還可用到馬燈、航空標(biāo)燈上，出海人員遇到緊急缺電時(shí)，以石墨烯基復(fù)合氧化物為催化劑的這款電池，舀點(diǎn)海水接上電線，就可以發(fā)電。這對一些驢友來說，也可以使旅程變得更加安全。
石墨烯超級電容器
還記得全球首個(gè)利用石墨烯開發(fā)的超級電容移動(dòng)電源Zap&Go嗎？那可是真正的充電5分鐘，通話1小時(shí)啊。如今，它的開發(fā)公司Zapgo要進(jìn)軍中國市場了！于近日正式與株洲立方新能源科技有限責(zé)任公司（以下簡稱立方新能源）簽訂了合作協(xié)議，確定將共同開發(fā)“Carbon-Ion”石墨烯超級電容器。
石墨烯于2004年問世，是目前已知的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最好的一種新型納米材料，是頭發(fā)絲的20萬分之一，強(qiáng)度是鋼的200倍。被稱為“黑金”、“新材料之王”，有學(xué)者曾說：“19世紀(jì)是鐵器的時(shí)代，20世紀(jì)是硅的時(shí)代，21世紀(jì)是碳的時(shí)代。”而石墨烯就是碳的代表材料。
科學(xué)家甚至預(yù)言它將“徹底改變21世紀(jì)”，其應(yīng)用領(lǐng)域幾乎無所不及，包括生物醫(yī)藥領(lǐng)域、物理分離領(lǐng)域、軍事用途領(lǐng)域以及鋰電池領(lǐng)域等等。
