年終總結(jié)2020電池界的突破性技術(shù)匯總

1、年終總結(jié)2020電池界的突破性技術(shù)匯總騰訊數(shù)碼訊（chares ）大到自動(dòng)駕駛汽車和電動(dòng)平衡車,小到筆 記本和智能手機(jī)，電池在各種智能設(shè)備中無(wú)處不在，它們已然成為了 現(xiàn)代世界不可或缺的一部分，因此對(duì)于這個(gè)電池市場(chǎng)，自然是有少不 了的開(kāi)發(fā)者，他們總是在設(shè)想著如何創(chuàng)造出更安全，持久，節(jié)能且充電 速度快的電池，而在2017年世界上到底出現(xiàn)了哪些突破性的電池技 術(shù)呢？我們?cè)诮衲昴杲K前給大家做了一份匯總.畢竟安全第一，我們就先從安全因素說(shuō)起，最近這段時(shí)間因?yàn)槿?galaxynote7爆炸的新聞,鋰電池的安全問(wèn)題受到了用戶們的廣泛關(guān) 注，不過(guò)相對(duì)于其他，在世界各地都運(yùn)用廣泛的鋰電池其實(shí)在安全方 面的事故

2、率總的說(shuō)還是比較低的，但總會(huì)有各種意外情況的發(fā)生，這 也證明了它們并不能帶來(lái)100%絕對(duì)的安全保障.也隨著這些事故的 發(fā)生，現(xiàn)代的電池已經(jīng)開(kāi)始在芯片上安裝電壓追蹤，溫度追蹤等功能， 這意味著如果你在使用iphone進(jìn)行充電的時(shí)候,如果溫度過(guò)高，那么 手機(jī)上的警告系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，以防止進(jìn)一步的隱患.不過(guò)研發(fā)人 員們?nèi)匀辉趯ふ乙环N能夠讓電池永遠(yuǎn)保持冷卻的方法,要實(shí)現(xiàn)這一目 標(biāo)，其中一種方法就是不再使用目前的可燃性電解質(zhì),也就是電池中 那些攜帶電離子的液體,用一些不太易燃的物質(zhì)取而代之.早在2015年，馬里蘭大學(xué)和美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們就提 出了一種鹽水電解質(zhì)配方方案，小到起搏器大到大規(guī)模電

3、網(wǎng),都能對(duì) 電池的安全問(wèn)題提供很好的保障,不過(guò)雖然這項(xiàng)技術(shù)的設(shè)計(jì)方式能夠 一定程度的減少電池起火隱患,不過(guò)它目前只能適用于最大規(guī)模3伏 特的電壓，因此還無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用.這項(xiàng)技術(shù)也一直研發(fā)緩慢，后來(lái)研 發(fā)人員們又開(kāi)發(fā)了一種新的凝膠聚合物涂層來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),這種涂 層可以應(yīng)用于電池的陽(yáng)極,更好地阻止水從表面的產(chǎn)生，研發(fā)小組現(xiàn) 在也專注于增加電池的完整性能周期，從100到500或更多使用周期, 以使其具有競(jìng)爭(zhēng)力，而直到在今年秋天，研發(fā)人員們才總算將電壓最 大值提升到了 4伏特，因此可以用于比如筆記本電腦等的常規(guī)應(yīng)用.另外一種避免火災(zāi)危險(xiǎn)的方式就是將阻燃劑集成到電池中，當(dāng)電 池發(fā)熱時(shí)，阻燃劑會(huì)自動(dòng)釋放

4、，就像內(nèi)置了一個(gè)滅火器,這個(gè)方法這是 許多研發(fā)人員一直在考慮的額問(wèn)題，它們希望使用某種阻燃材料來(lái)制 造隔膜分離器，不過(guò)這種方法在實(shí)驗(yàn)起來(lái)經(jīng)常會(huì)損害電池的完整性能, 因此目前也并不可靠.在今年一月份，斯坦福大學(xué)的科學(xué)家又將電池 技術(shù)推向了新的一步，他們的設(shè)計(jì)包采用了磷酸三苯酯tpp為原料的 阻燃劑，將其放置于超細(xì)纖維殼的聚合物之中,當(dāng)電池中的水銀遇到 160攝氏度的高溫時(shí)，它們會(huì)開(kāi)始融化,在升溫開(kāi)始的早期階段就釋 放電解液進(jìn)而降低電池的燃燒可能性.研發(fā)人員也用硬幣電池對(duì)該設(shè) 計(jì)方式進(jìn)行了測(cè)試，他們發(fā)現(xiàn),tpp的確能夠在燃燒發(fā)生時(shí)有效迅速 的熄滅火焰，現(xiàn)在研發(fā)人員也開(kāi)始將測(cè)試轉(zhuǎn)移到了更大的機(jī)械壓力

5、上, 以檢驗(yàn)其抗壓能力.而除了在安全方面,2017年也出現(xiàn)了許多關(guān)于提供電池充電速度 的新技術(shù)誕生，如果能夠讓你的車充電6分鐘就可以續(xù)航320公里， 你會(huì)更愿意購(gòu)買(mǎi)一輛電動(dòng)車嗎？相信很多人都會(huì)因此改變主意，然而 充電速度提升帶來(lái)的改變遠(yuǎn)不僅僅是在電動(dòng)汽車領(lǐng)域內(nèi)，在各種智能 設(shè)備中都可以得到體現(xiàn).今年十月，日本東芝公司宣布將推出其下一 代的超級(jí)快充鋰電池scib0,這種新型的陽(yáng)極材料被稱為鈦鈮氧化物, 它能更有效地儲(chǔ)存鋰離子，因此能量密度增加了一倍.東芝計(jì)劃在 2019將電池投入實(shí)際應(yīng)用，并表示如果將其置入電動(dòng)汽車，它將在六 分鐘充電時(shí)間里，它能夠提供大約三倍于當(dāng)前電池的電流.然而東芝 也并不是

6、首家在快速充電技術(shù)領(lǐng)域中掀起波瀾的電子巨頭，今年11 月，三星三星高級(jí)技術(shù)研究院的研究人員報(bào)道推出了他們所說(shuō)的石墨 球技術(shù).通過(guò)一種類似于爆米花的神奇材料作為陽(yáng)極,在鋰離子電池 中,為陰極提供保護(hù)層,通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)，該研發(fā)小組稱已經(jīng)能夠控制電 池內(nèi)發(fā)生有害的副反應(yīng)，創(chuàng)造更多的電流傳輸通道.研發(fā)人員還表示， 如果將這些石墨球加工成為一個(gè)全尺寸的鋰電池，他們就可以將智能 手機(jī)的充電時(shí)間從一小時(shí)減少到12分鐘，更重要的是，它們還可以提 高45%的電池容量，并保持穩(wěn)定的工作溫度，這涉及到電動(dòng)汽車領(lǐng)域 的時(shí)候無(wú)疑是個(gè)非常實(shí)用的屬性.目前智能手機(jī)成為了現(xiàn)代社會(huì)中必備的設(shè)備，然而在電池容量方 面卻往往不令人滿

7、意，許多用戶都幾乎是一天一充電,有的甚至還是 一天兩充，如果能夠大量的提升電池的容量，這相信必將會(huì)讓眾多手 機(jī)用戶們心中為之振奮，也正是如此，如何最大化的擴(kuò)展電池的容量， 這也是眾多科學(xué)家們研發(fā)的重點(diǎn).萊斯大學(xué)的研究人員因此將更多的精力瞄準(zhǔn)了一種稱為樹(shù)突的充 電過(guò)程中的副產(chǎn)品中，這些微小的鋰?yán)w維在電池的陽(yáng)極形成,像皮疹 一樣的擴(kuò)散，最終很有可能會(huì)阻礙電池性能,甚至造成短路.研究小組 們因此建造了一個(gè)電池原型，它使用一種石墨薄片將其生長(zhǎng)在金屬與 碳納米管結(jié)合的陽(yáng)極上，這種三維碳納米管由于其密度低、表面積大, 在充放電循環(huán)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的空間,使顆粒在進(jìn)出過(guò)程中打滑， 完全阻止了樹(shù)突的生長(zhǎng),因此

8、大大提升了電池的容量.除此之外，石墨烯技術(shù)也是2017年來(lái)最有前途的能源技術(shù)之一， 其導(dǎo)電性能極佳，引發(fā)了許多科學(xué)家的研究熱潮,而其中一些研究人 員則想到了一種方法，就像石墨片上的碳原子在海洋中隨著環(huán)境溫度 的變化起伏波動(dòng)，他們利用所謂的石墨烯漣漪產(chǎn)生微小的能量，通過(guò) 將石墨烯片懸浮在兩個(gè)堆疊的電極之間,當(dāng)原子團(tuán)上升并接觸上電極 時(shí),該組能夠產(chǎn)生正電荷，然后當(dāng)它們落下并接觸下電極時(shí)產(chǎn)生交流 電，然后使用一種叫做振動(dòng)能量采集器的裝置,該研發(fā)小組還能夠利 用足夠強(qiáng)的交流電實(shí)現(xiàn)給手表供電.從理論上說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)從不需要 充電，也不會(huì)損耗，因此這也大大提高了石墨烯作為無(wú)限能量解決方 案的前景，不過(guò)把它植

9、入手表和其他小型電子設(shè)備，如心臟起搏器和 助聽(tīng)器，目前仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)，但研究人員正在繼續(xù)他們的實(shí)驗(yàn)，爭(zhēng)取 能夠早日進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段.然而在大型電容量電池的實(shí)際應(yīng)用上， 南澳大利亞啟用了世界最大的鋰離子電池，這塊電池由特斯拉公司耗 時(shí)100天安裝完成，其旨在解決一些國(guó)家最近的能源危機(jī)，能夠?yàn)槌?過(guò)3000家住戶提供電力.最后，在環(huán)境保護(hù)方面，電池行業(yè)也取得了非常杰出的進(jìn)展，日本 東北大學(xué)和大阪大學(xué)的研究人員利用電子制造業(yè)的副產(chǎn)品一一從大 塊的硅片中切割出來(lái)的硅木屑，通過(guò)粉碎這其為多孔納米片和用碳將 其涂覆，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種新的電池陽(yáng)極種類.由此產(chǎn)生的鋰離子電 池不僅作為再生材料，并可以達(dá)到一個(gè)恒

10、定的電池容量，約為1200毫 安時(shí)/克（每克毫安小時(shí)）使用周期超過(guò)800次，該研發(fā)小組還聲稱 相比傳統(tǒng)的石墨陽(yáng)極，這幾乎是它們的3.3倍.另外一方面，硅作為電 池負(fù)極的能源比一個(gè)典型的石墨陽(yáng)極電位存儲(chǔ)高達(dá)10倍以上，通過(guò) 這種方式，有研發(fā)團(tuán)隊(duì)能夠生產(chǎn)一個(gè)顯示容量約1420mah/g （每克毫 安小時(shí)）的紐扣電池，相比典型的350mah/g容量的石墨陽(yáng)極電池，其 有明顯的改善，該研發(fā)小組也因此已經(jīng)申請(qǐng)了環(huán)保、低成本技術(shù)的專 利，除了石墨烯和硅，有悉尼大學(xué)的科學(xué)家也發(fā)現(xiàn)了一種鋅材料的空 氣電池，它能夠通過(guò)在電池周圍使用空氣來(lái)驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)，也可以在 鋅中加入更多的鋅來(lái)增加其能量密度，不過(guò)，這種鋅電池也有一定的 弊端，因?yàn)樗枰嘿F的貴金屬作為催化劑，對(duì)于節(jié)省成本來(lái)說(shuō)并不 現(xiàn)實(shí).因此悉尼大學(xué)的研究小組又想到希望利用常見(jiàn)元素,利用鐵，鉆 和鎳,不過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，還是鋅空氣電池更容易充電,在超過(guò)60次充電 放電和120的充電周期測(cè)試中,它僅失去了不到10%的功效.說(shuō)到最后，更好的電池性能將會(huì)讓智能手機(jī)保持更持久的使用時(shí) 間,讓電動(dòng)汽車得到更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間,讓相機(jī)拍攝更多照片和錄像，讓 無(wú)線耳機(jī)能夠釋放更長(zhǎng)時(shí)間的音樂(lè)，讓電動(dòng)自行車帶你去更遠(yuǎn)的地方, 因此其未來(lái)的發(fā)展前景是非