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下一代动力电池研究的体系会是什么?

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随着纯电动汽车、插电式混合动力汽车及3C电子设备对长续航、高安全、高稳定性等电池性能特点的需求,目前已经商用的磷酸铁锂电池、三元材料电池明显无法满足人们的需求。因此具有高容量、长续航、高稳定性的下一代电池的研发、设计和大规模商用变得极为迫切。小编根据自己平日所学浅薄知识总结了以下几种目前研究比较热门的电池体系相互探讨学习。

锂硫电池:以单质硫作为正极,金属锂为负极,理论比能量可达2600Wh kg-1,是传统锂离子电池的3~5倍,且由于单质硫在地球中储量丰富、价格低廉,因此被认为是最具发展潜力的下一代高比能量二次电池体系之一。然而,由于锂硫电池在充放电过程中产生的聚硫化物易溶于电解液,并通过隔膜到达金属锂负极,进而产生严重的“穿梭效应”,引起活性物质损失、硫化物沉积不均,导致电池循环性能变差。非常好的理论容量,资源丰富,价格便宜但循环稳定性一直无法提高到目前商用锂离子电池水平。

燃料电池:燃料电池车在能量密度、续航里程、燃料加注时间等方面综合性能远高于搭载锂电池的新能源车,有望成为燃料电池产业链的驱动力。燃料电池汽车在性能、体积等方面具备优势,但要想实现商业化依然面临很大挑战。一方面,当前燃料电池汽车以氢能为主要驱动力,制氢、备氢等成本较高;另一方面加氢站等基础设施建设成本高昂,短期内也难以大规模展开。

空气电池:锂空气电池是一种用锂作阳极,以空气中的氧气作为阴极反应物的电池。锂空气电池比锂离子电池具有更高的能量密度。但是目前实验室阶段在测试电化学性能和研究的过程中多使用纯氧、纯二氧化碳等为反应气体,在空气中直接使用性能无法保证。

钠离子电池:钠是地球上仅次于锂的第二轻的金属元素,从元素周期表中来看,钠与锂属于同一族元素,它们的化学性质相似,因此理论上钠也可以像锂一样用来做电池。当然了,钠的原子半径比锂要大很多,因为钠原子比锂原子要多8个电子,所以自然长得很胖。一旦长胖,就会有很多麻烦,比如它不能像锂那样嵌入到石墨中,而且它比锂要重很多,使得单位质量的电池储能就要比锂少。但钠离子电池中金属钠的丰富含量是一大优势。

简单列举几种,供大家讨论,后续会对其他体系做更详细介绍。喜欢请点赞关注。

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