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锂电池之父获诺贝尔奖,下一次电池革命还有多远?

发布时间:2019-10-25 08:52:09 阅读次数:935

当地时间10月9日晚,瑞典皇家科学院宣布,2019年诺贝尔化学奖将授予三位科学家(化学家),即美国科学家约翰·古德托(John b . good tower)、英国化学家斯坦利·惠廷翰(m . Stanley whittingham)和日本化学家阿基拉·吉野(akira yoshino)。

诺贝尔官方对他们的评价是:“他们的研究工作为无线时代和摆脱化石燃料奠定了基础。”是的,他们一生的努力都集中在锂电池领域,他们三个一直合作开发锂电池技术,直到今天。

关键是来自美国的科学家约翰·古德托,他在1976年发现了钴酸锂材料,开创了锂电池时代。他在1997年发现的磷酸铁锂材料为锂电池的大规模应用打开了大门。

目前,新能源汽车的主要电池类型是磷酸铁锂电池和氧化钴锂电池。可以说新能源汽车的发展很大程度上是基于他的研究成果。也正是这一诺贝尔奖颁奖仪式将世界的注意力集中在电池领域。自20世纪90年代以来,电池技术长期处于停滞状态。虽然能量密度在不断提高,但材料方面没有明显的突破。

虽然很多人会说最新的石墨烯电池热度不低,宣传效果看起来很好,但这不是一个突破吗?诚然,石墨烯材料如果用于实验室,确实是电池行业的一个重大突破。它具有结构稳定、导电率高、强度高、性能强的优点。然而,由于输出问题,它不能大规模使用,也不足以被称为电池技术革命。

在严重依赖电池技术的新能源汽车领域,电池的能量密度和充电速度直接决定了新能源汽车产业的前进速度。新能源汽车领域不仅需要电池革命,而且各行各业都需要更高能量密度的储能装置来推动行业的进一步发展。

众所周知,下一次电池革命需要多长时间?它将从哪里来?不幸的是,确切的答案还不确定,但是通过一些线索已经得出以下结论:

1.固态电池将成为主要的研发方向

电池技术不仅影响工业的发展,而且对世界能源结构也有一定的影响。为了彻底摆脱化石能源,发展可再生能源,有必要利用储能装置在电波谷储存电能。另一方面,体积更小、重量更轻、能量更大、成本更低也是所有电池设备都渴望看到的新型电池,因此电池的主流发展方向必然是提高能量密度。

结果,在目前众多的电池类型中,固态电池在能量密度方面具有巨大的潜力。它的固体电解质具有更高的密度,允许更多带电粒子在一端聚集,因此具有更高的能量密度。目前,最新的li-co2固态电池在实验室条件下的能量密度为1876wh/kg,而最先进的三元锂电池的能量密度仅为350wh/kg。

不错,上述锂电池之父,刚刚获得诺贝尔奖的美国科学家,尽管目前已经97岁,但仍在研发固态电池的第一线努力工作,现在已经进入第七个研究年头。这次获得诺贝尔奖后,他目前的研究吸引了很多关注,很可能会吸引大量资金进入这个领域。

2.磷酸铁锂电池可能会继续在公共交通中发挥更大的作用。

目前,磷酸铁锂电池主要用于公共交通领域。其低成本、无重金属的优势,加上稳定的p-o键带来的高安全性,使得各国新能源公共汽车制造商选择它作为动力电池。

然而,受现有材料的限制,磷酸铁锂电池的电流能量密度远低于主流三元锂电池,其低温稳定性也存在一定缺陷。然而,由于其高循环寿命,科学家们并没有放弃对其改进的研究。

据最新消息,一些磷酸铁锂电池制造商在改进正极、负极、电解液和粘结剂后,提高了试制磷酸铁锂电池的低温稳定性。

然而,一些实验室已经通过优化电池材料将磷酸铁锂电池的能量密度提高到200瓦时/千克以上。虽然与最好的三元锂电池仍有很大差距,但能量密度几乎翻了一番,仍有很大的改进空间。

诺贝尔化学奖的颁发使每个人的注意力都集中在电池技术上。在可预见的未来,电力也将取代化石燃料成为我们的主要能源。甚至可以说,电池技术的下一个突破将是第二次工业革命后人类发展史上最重要的技术进步。我希望那一天不会太远。

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