什么是化學？化學是否可以提供更好的鋰離子電池？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-18 11:41
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來自世界各地的研究人員正在美國化學學會的會議上聚集新奧爾良，介紹有關鋰離子電池技術的三十多份報告，重點介紹改進的組件，更好的性能和更高效的生產周期。
今年會議的主題是食物和能源。鋰離子技術占據了很大程度，因為能源儲存是清潔能源系統(tǒng)的關鍵技術，例如為電動汽車提供動力以及平滑風力和太陽能發(fā)電機的電力。
但正如波音787夢想飛機最近的電池問題所示，市場上的許多產品都有很多不足之處。
“最大的障礙是成本，”德克薩斯大學奧斯汀分校德克薩斯材料研究所所長Arumugam Manthiram說。他解釋說，這不僅僅是電池的標價。儲能設備必須持續(xù)足夠長的時間以提供經濟回報。
對于手機和筆記本電腦，鋰電池非常有效，因為大多數(shù)消費者在電池耗盡之前進行升級。電池也占設備重量和成本的一小部分，可調節(jié)少量能量。
與汽車相比，電池可以高達15,000美元，并且可以使小型車輛的重量增加一倍。它們還能吸收和分散大量電涌，因此工程師需要投入更多時間和資源來確保電池安全，從而推高價格。
Manthiram在會議上展示了他對電池材料的一些研究，可以解決其中的一些問題。“材料是瓶頸，”他說。“我們還沒有那種以低成本儲存大量能量的神奇材料，它會長時間循環(huán)而且不會長時間充電。”
電池處理和回收研究一種方法是使用更好的陽極。目前的鋰離子電池使用由石墨制成的陽極。當你快速給電池充電時，特別是在寒冷的環(huán)境中，鋰離子可以在陽極上鍍，形成樹狀突起，稱為枝晶。如果枝晶足夠長，它們可以觸摸其他電池組件，造成短路，使電池失效。
Manthiram使用銻基納米復合陽極，他說他可以設計出更安全，更耐用的電池，可以承受更高的電壓。Manthiram表示，他還在調查其他電池化學成分，如鋰 - 硫和鈉離子，它們使用不同的材料并提供自己的優(yōu)勢。這樣，工程師可以在電池的整個使用壽命期間降低成本。
處理廢電池是另一個重要的研究領域。伍斯特理工學院助理教授Yan Wang正在介紹他在改進鋰離子系統(tǒng)回收方面的工作。他解釋說，鋰電池已經達到每年110億美元的產業(yè)，一些分析師預計，到2020年，這一產業(yè)每年將增長到500億美元。隨著越來越多的電動汽車上路，更多的風力發(fā)電機開始旋轉，對電池及其原材料的需求材料會爆炸。
然而，可能沒有足夠的鋰可供使用，美國制造商將不得不尋找國外供應，因為國內供應枯竭。此外，簡單地將老化的鋰電池傾倒入垃圾填埋場存在將危險化學品釋放到環(huán)境中的風險。
然后回收利用成為最具吸引力的解決方案，但是分解鋰電池可能是昂貴的，因為分離組件是繁瑣的并且需要高能量設備如爐子。
Wang正在開發(fā)一種低溫工藝，使用酸和溶劑將電池分解成有用的元素，如鐵，鎳，鈷，錳和鋰。利用它們不同的物理性質，該過程可以消除更容易分離的化合物。
王說，對于非常相似的材料，他的工藝仍然可以產生有用的產品而不會完全隔離它們。“我們的流程創(chuàng)新是我們不將這些元素分開；我們控制比例，”他說。這樣，回收設備使用更少的能量，制造商在制造新電池時不必重新組合材料。
