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化學可以提供更好的锂離子電池嗎?
發布时间:2018-09-19 15:47:39
關鍵詞:锂電池 動力電池

化學可以提供更好的锂離子電池嗎?


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,介紹有關锂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産周期。


今年會議的主題是食物和能源。锂離子技術占據了很大程度,因爲能源儲存是清潔能源系統的關鍵技術,例如爲電動汽車提供動力以及平滑風力和太陽能發電機的電力。


但正如波音787夢想飛機最近的電池問題所示,市場上的許多産品都有很多不足之處。


“最大的障碍是成本,”德克萨斯大学奥斯汀分校德克萨斯材料研究所所长Arumugam Manthiram说。他解释说,这不仅仅是电池的标价。储能设备必须持续足够长的时间以提供经济回报。


对于手机和笔记本电脑,锂電池非常有效,因为大多数消费者在电池耗尽之前进行升级。电池也占设备重量和成本的一小部分,可调节少量能量。


與汽車相比,電池可以高達15,000美元,並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湧,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,它會長時間循環而且不會長時間充電。”


电池处理和回收研究一种方法是使用更好的阳极。目前的锂離子電池使用由石墨制成的阳极。当你快速给电池充电时,特别是在寒冷的环境中,锂离子可以在阳极上镀,形成树状突起,称为枝晶。如果枝晶足够长,它们可以触摸其他电池组件,造成短路,使电池失效。


Manthiram使用锑基纳米复合阳极,他说他可以设计出更安全,更耐用的电池,可以承受更高的电压。Manthiram表示,他还在调查其他电池化学成分,如锂 - 硫和钠离子,它们使用不同的材料并提供自己的优势。这样,工程师可以在电池的整个使用寿命期间降低成本。


处理废电池是另一个重要的研究领域。伍斯特理工学院助理教授Yan Wang正在介绍他在改进锂离子系统回收方面的工作。他解释说,锂電池已经达到每年110亿美元的产业,一些分析师预计,到2020年,这一产业每年将增长到500亿美元。随着越来越多的电动汽车上路,更多的风力发电机开始旋转,对电池及其原材料的需求材料会爆炸。


然而,可能没有足够的锂可供使用,美国制造商将不得不寻找国外供应,因为国内供应枯竭。此外,简单地将老化的锂電池倾倒入垃圾填埋场存在将危险化学品释放到环境中的风险。


然后回收利用成为最具吸引力的解决方案,但是分解锂電池可能是昂贵的,因为分离组件是繁琐的并且需要高能量设备如炉子。


Wang正在開發一種低溫工藝,使用酸和溶劑將電池分解成有用的元素,如鐵,鎳,钴,錳和锂。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,他的工藝仍然可以産生有用的産品而不會完全隔離它們。“我們的流程創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。


此次会议的研究人员还将重点展示他们在锂離子電池其他方面的工作,包括开发更高效的电解质,在纳米级别构建组件,以及确切地了解这些电池的工作原理

稿件来源: 爱笑的葡萄精灵
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