美國新型鋰電池讓電動車一次跑480公里
日期：2024-10-16 11:33:22 作者：宏力精密鋼管 閱讀數(shù)：413幾乎每隔小半天你的智能手機就要連上“尾巴”充電，簡直太麻煩了。據(jù)《今日美國報》報道，斯坦福大學(xué)的研究者向解決之道邁出了一大步——找到讓能源取之不竭的“圣杯”——那就是純鋰電池。
包括美國前能源部長朱棣文(Steven Chu)在內(nèi)的研究團隊宣布，正在建造一種新的鋰陽極電池，其電量可供純電動車行駛300英里(約合483公里)，或者提供現(xiàn)有手機電池電量的三倍。斯坦福的教授崔毅(音，Yi Cui)稱，產(chǎn)品將在3到5年內(nèi)推向市場。
他們研究的項目不僅僅是加強移動電源的電力，還希望能應(yīng)用于太陽能和風(fēng)能發(fā)電的儲存——在陽光和風(fēng)力都不那么強勁的時候。各個大學(xué)、創(chuàng)業(yè)企業(yè)和大公司都在研究利用新材料制造電池，比如釩(vanadium);或在索尼公司20多年前推出的鋰離子電池的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)。
在最近的這項技術(shù)突破中，斯坦福的研究團隊稱，他們使用納米科技制造出了純鋰電池——鋰的重量輕、效率高，數(shù)十年來都被認(rèn)為是制造電池的理想材質(zhì)。
“如果我們能將電力密度增至三倍，同時把成本降低四分之一，這將非常令人激動，”朱棣文在該大學(xué)的一份聲明中說，“我們將擁有三倍于現(xiàn)有電池續(xù)航能力的手機，以及一次充電能行駛300英里、而價格低至25000美元的純電動汽車——而且駕乘體驗比普通燃油動力汽車加速到40邁(mpg)更棒?！?/p>
如今市場上的鋰電池確切地說應(yīng)該稱“電解鋰電池”，鋰僅僅以電解質(zhì)的狀態(tài)(即鋰離子)存在。這種電池有三個重要組成部分，分別為：電解質(zhì)提供電子，分別在陽極和陰極接受放電。
斯坦福團隊則將鋰放置在陽極。這是非常棘手的科學(xué)難題。因為陽極常用的材質(zhì)，一般是硅和石墨，在充電過程中將發(fā)生反應(yīng)“吃掉”電子，鋰的反應(yīng)通常更為劇烈將吃掉更多電子。
問題的出路在哪里?崔的實驗室設(shè)計建造了一間蜂窩狀的微觀隔離層——稱之為“納米球”——這樣就能創(chuàng)建一個靈活的鈍感膜，避免不穩(wěn)定的鋰參加反應(yīng)。研究報告已在上周的《自然納米技術(shù)》雜志中發(fā)表。
這個微觀隔離層提高了電池的效率。為了商業(yè)上的可行性，電池一般需要將在使用中流失的鋰通過充電將其還原99.9%。此前未受保護的鋰電池陽極效率僅能達(dá)到96%，但是崔表示通過他們的方式，鋰電池陽極的效率達(dá)到了99.6%，他預(yù)計在兩年內(nèi)效率可達(dá)99.9%。
部分專家對此持懷疑態(tài)度。在上世紀(jì)70年代晚期參與研發(fā)了鋰離子電池原型的約翰·古登納福(John Goodenough)目前仍致力于提高鋰離子電池技術(shù)，他指出崔的保護隔離層不是一個“理想的”解決方案。
“現(xiàn)在還不能清楚證明他確實通過一個高效且廉價的方式實現(xiàn)了目標(biāo)，”92歲高齡的古登納福說，他目前仍是美國德州大學(xué)奧斯汀分校材料科學(xué)系的教授。
在電池研究中，許多人向先鋒科技發(fā)起沖擊，也飽嘗了失敗之痛。2012年10月，鋰離子電池制造商A123在投入1.32億美元支持聯(lián)邦研究基金后宣布破產(chǎn);兩個月后，來自中國的汽車部件制造商——萬向美國收購了A123的科研部門。
不過，崔的鋰陽極電池項目并未接受任何美國聯(lián)邦基金資助，他十分精通商業(yè)化研究之道。他是硅谷創(chuàng)業(yè)公司Amprius的創(chuàng)辦人，1月份剛通過出售一種新型的持久動力鋰離子電池獲得3000萬美元的風(fēng)險投資，還不包括此前獲得的其他方面融資。Amprius的董事會成員包括朱棣文，他在1997年獲得諾貝爾物理學(xué)獎，曾在奧巴馬政府任職能源部長，其后返回斯坦福大學(xué)專研學(xué)術(shù)。