限制商業(yè)化電池容量的原因是什么?
現(xiàn)在商業(yè)化的二次電池主要是鋰電池(50%以上)和鉛酸電池(45%以上),其余的才是鎳氫電池等。就安全性而言,鉛酸電池遠(yuǎn)比鋰電池安全。鉛酸電池已經(jīng)發(fā)展了150多年了,而鋰電池才短短的20-30年的時(shí)間。為啥100 Wh/kg以上的鋰電池不能像取代鎳氫電池全部取代30 wh/kg的鉛酸電池呢?簡(jiǎn)單而言,耐操,廉價(jià)。。。。。。。。。。。。。
限制商業(yè)化電池容量的原因主要有3個(gè):
1、安全
2、成本
3、原理
1)安全的電池是所有商業(yè)化產(chǎn)品的關(guān)鍵。一旦發(fā)生爆炸起火等問(wèn)題,銷(xiāo)售很成問(wèn)題。參考三星手機(jī)的例子。
實(shí)際上有人算過(guò),鋰電池處于充電態(tài)的時(shí)候,其能量密度全部釋放的話等同于手榴彈釋放的能量。也就是說(shuō)大家每日兜里裝著一個(gè)定時(shí)的炸彈,只是比較安全而已。
2)成本才是關(guān)鍵。就鋰電池而言,現(xiàn)在鋰資源在漲價(jià),電池級(jí)的Li2CO3從原來(lái)的10萬(wàn)元/噸不到,漲到快20萬(wàn)元/噸。鈷也在漲價(jià)。結(jié)果就是幾大鋰業(yè)公司和鈷業(yè)公司的股票在漲。電池正極材料出廠價(jià)也在漲。而鉛酸電池的原料Pb的價(jià)格比較穩(wěn)定,除了環(huán)保的壓力,基本上沒(méi)有波動(dòng)。
3)原理才是根本。這一點(diǎn),陳博士已經(jīng)說(shuō)的很清楚了,不過(guò)我反過(guò)來(lái)過(guò)一下。怎么提高電池的容量?就以現(xiàn)在水平而言。
鋰電池的限制在于鋰,鋰作為載流子,Li的含量限制其自身的發(fā)展。正極材料的其他非電化學(xué)活性元素限制其自身的發(fā)展。因此,有人提出鋰硫電池,鋰氧電池等概念,正極材料中元素全部為電化學(xué)活性元素,有效提高了鋰電池的能量密度。但是這些材料自身存在一定的問(wèn)題。
鋰硫電池的硫溶解,不導(dǎo)電,體積膨脹是三大關(guān)鍵性問(wèn)題。所以包括清華大學(xué)張強(qiáng),國(guó)外的NaZar等大牛,發(fā)了很多物理 或者化學(xué)等限硫的文章。然而至今沒(méi)有見(jiàn)到鋰硫電池的生產(chǎn)廠商。
鋰氧的問(wèn)題就更多了。鋅空氣電池沒(méi)有解決的問(wèn)題,鋰氧電池依然存在。
更換載流子? 鈉離子電池,鉀離子電池,鎂離子電池,鋁離子電池,陰離子電池(Cl),雙離子電池。。。。。這些體系大家都嘗試過(guò)了。結(jié)果卻是各自有各自的問(wèn)題。
鈉離子電池,容量比鋰電池低,電壓比鋰電池低,循環(huán)比鋰電池差,就成本上具有優(yōu)勢(shì)。、
鉀離子電池,容量更低,電壓倒是與鋰電相近,循環(huán)差,成本上不具有優(yōu)勢(shì)。
鎂離子電池,電壓低,容量可觀,循環(huán)呵呵,成本具有優(yōu)勢(shì)。
鋁離子電池,電壓低,容量可觀,循環(huán)呵呵,成本具有優(yōu)勢(shì)。
氯離子電池,電壓低,容量低,循環(huán)呵呵,成本不具有優(yōu)勢(shì)。
雙離子電池,電壓高,容量低,循環(huán)呵呵,成本具有一定優(yōu)勢(shì)。
關(guān)鍵是循環(huán),容量,電壓都有優(yōu)勢(shì)的不存在了。。。。。。。。。
那么換概念,不要離子電池,不要金屬電池,燃料電池怎么樣。。。
燃料電池就不用說(shuō)了---膜問(wèn)題,催化劑成本問(wèn)題,氫存儲(chǔ)問(wèn)題。。
綜上所述,技術(shù)限制了電池容量的發(fā)展。不是科學(xué)。。
說(shuō)到底,基于氧化還原的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置,只能利用外電層電子,啥時(shí)候核物理解決了氫聚合反應(yīng)裝置的小型化,解決內(nèi)層電子與原子能量的利用,這才是真正解決能量?jī)?chǔ)存的關(guān)鍵,科學(xué)才是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。。。
要知道,一種電池能夠被用于消費(fèi)者可以接觸的設(shè)備,需要有以下一堆特點(diǎn)中的每一個(gè):
1、體積足夠小
2、重量足夠輕
3、儲(chǔ)存足夠多的能量
4、釋放能量足夠快
5、保存時(shí)間足夠長(zhǎng)
6、壽命足夠長(zhǎng)
7、可靠性足夠高
8、成本足夠低
9、使用足夠簡(jiǎn)單
10、效率足夠高
11、帶來(lái)的額外影響足夠小
12、能夠大量生產(chǎn)
除了這些幾乎是絕對(duì)需求的特點(diǎn),還需要有額外的一些“有更好”的特點(diǎn):
1、電壓夠高
2、體積至少一個(gè)維度上尺寸足夠小
3、能夠再利用(充電)
4、能量釋放速度可控
5、充能時(shí)間短于使用時(shí)間
6、沒(méi)有奇怪的特性,比如記憶效應(yīng)(記憶效應(yīng) (電池))
7、……
















