电池新技术崛起是否取代锂电池 (锂电池未来发展趋势)

有人说,新能源技术是未来,而打开未来的钥匙是电池。不可置否,不论是新能源汽车还是手机等移动电子产品,乃至新兴的无人机,电池都是制约产品性能的最重要因素之一。

为了在电池领域实现突破,一方面整个电池产业链的企业研发人员孜孜不倦地将技术应用于生活;而另一方面,前赴后继的科学家不断探索着新材料、新技术以期攀登电池性能的巅峰。

国际电池研讨会日前为特斯拉颁发“2017年度电池创新者大奖”,表彰特斯拉成功实现了对于尖端电池技术的实践应用。其实不止是特斯拉,形形色色的新材料的应用或者智能储能解决方案的推出,都是人类向可持续发展社会前进的步伐。液流电池、锂硫电池、锂空气电池、金纳米线电池、固态电池等等;数不尽的研究方向,眼花缭乱的前沿技术,无不在打造一个百家争鸣的电池盛世。

最近,一些成功的应用深慰人心,也出现了某些“有趣”的研究成果让人眼前一亮。

1、使用木材的天然管道容纳锂离子

马里兰大学的科学家提出,放弃使用金属块储存锂离子的传统做法,转而使用木材中运输水与养分的天然管道来容纳锂离子。这样一来,木材就会成为金属离子的“居所”。由于结构固定,无论离子数量如何变化,木材都不会坍塌或受到损坏。

为了在充电时,保证高电流密度不会使锂离子堵塞在“居所”门外,科学家增加了木材内部的通道入口。这种改造使得每个入口的离子数量都不多,局部电流密度很小,电池不会产生发热发烫现象,也就避免了爆炸。此外,由于木材的内部结构更大,同样体积条件下,能够比金属块容纳更多电量。

研究者表示,目前使用木材之类的天然材料改进锂电池构造还只是研究的一部分。正是天然生物结构为科研带来灵感,人们才能想到用可再生材料去创造存储能量的新方式。

2、叶脉结构延长电池寿命

无独有偶,国际科学家团队们最新发现了一种能延长电池寿命的方法。该方法的灵感来源于植物中最常见的结构——叶脉。为了设计这种生物风格的材料,来自中国,英国,美国和比利时的科学家组成的国际团队根据默里定律(Murray’s Law)原理,制作了一种多孔的材料,这种材料高度模仿植物叶片中的叶脉。

再利用基于蒸发的方法将氧化锌纳米颗粒排列成具有各种尺寸孔隙的网络,在外形表现上就跟叶片中的叶脉一样,能最大限度地提高电极的转移量,同时还能最小化必要的能量输出。叶状结构可以改善从可充电电池到高性能气体传感器的性能,在锂电池中使用该结构设计,优化充放电过程,减轻电池电极内的应力,从而延长其使用寿命。

不过这种电池同样面临着一个问题:如何运用在实际产品之中。该技术还需要一个能大量生产纳米颗粒网络的方法支撑。但是我们相信,如果这款电池技术能真正运用得上,至少对于我们的手机电池优化是非常有帮助的。

3、第一款太阳能充电的手机电池

续航是电池性能最为重要的衡量指标之一,在电池能量密度受材料和技术的制约的前提下,快充一直都是缓解这一缺陷的方式,如今一款名为Hybbi的电池问世,号称是世界上第一款太阳能充电的手机电池,成功为电池的续航打开了新一扇门。

Hybbi 主要由电池和太阳能电池板组成。电池部分为包含电路组的锂电池,形状尺寸和手机原装电池无异。太阳能面板拥有最薄、最强、最高效的太阳能组件,大猩猩玻璃太阳能模块厚度小于 1mm,采用激光切割的工艺,保证了太阳能面板完整性,提高了面板的工作效率。

Hybbi 电池内置在手机里,直接充电使得它的效率是其他太阳能充电产品的两倍。太阳能电池板和手机及内部电池采用铰接的方式连接,方便太阳能面板以最好的角度指向太阳。阳光直射的情况下,Hybbi 能够以每小时高达 20%电量的速度给手机充电。手机工作的时候太阳能面板直接给手机供电,息屏处于睡眠状态时则给电池充电

除了能让手机变得更加可持续化,还有另外一层意义:世界上有些像非洲和印度这样的地区缺乏电力供应,仍然有数百万人无法上网,而有了搭载 Hybbi 太阳能电池的智能手机,他们就能借助互联网发展社区和当地经济。