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【盘点】那些让人震惊的前沿电池技术

发布日期:2015-11-11

目前在电池界有一个很火的概念那就是快充,不过仔细想想,快充之所以重要性越来越高,掩盖续航本身的尴尬是应有之义。

据外媒报道,德国尤利希研究中心研发的一种高温燃料电池连续使用寿命超过7万小时,也就是近8年的时间,比以往任何一种陶瓷燃料电池的使用寿命都长。这种固体氧化物高温燃料电池非常适合家庭或小型企业,以及卡车、火车或轮船的电力供应。

德国联邦教研部国务秘书托马斯·拉谢尔对尤利希研究中心取得的这项成果予以高度评价。他说:“尤利希中心的燃料电池世界纪录表明,燃料电池是高效和对环境友好的电源和热源,可以对平衡可再生能源的波动性作出贡献,对于德国能源转型成功将是一个重要的基石。”

尤利希研究中心开发的这款高温燃料电池从2007年8月开始工作,设计使用寿命最高可以达到8万小时,目前已经连续工作超过7万小时,打破了之前由西门子西屋电力公司创造的6.9万小时的世界纪录。这款分两节组成的高温燃料电池采用氢燃料,根据需要,燃料也可以换成天然气或甲烷。从试验开始到现在已供电3400千瓦小时,足够一户家庭一年的用电量。从经济角度来看,这款电池已完全适用于家庭供电供热,但要在车辆上应用,专家估计还需5年开发时间。

尤利希研究中心执委会成员博尔特教授表示:“这一纪录首先证明,我们研发的材料可以在如此长时间下有效工作,但要想在汽车发动机700摄氏度高温环境下工作,对电池材料的应用还有许多挑战。”

三星曲面电池:提升智能手表50%续航时间

三星日前在首尔的2015年InterBattery大会上展示了最新Stripe和Band电池产品。新产品能延长可穿戴计算设备的电池续航时间,使用户不必频繁为可穿戴设备充电。

近期,用户对智能手表和运动手环等产品越来越感兴趣,这推动了可穿戴设备市场的快速发展。然而,由于可穿戴设备的尺寸较小,因此电池容量成为了困扰这类产品的一个主要问题。

三星表示,Stripe电池通过“领先的材料技术”,实现了0.3毫米厚的超薄设计。相对于当前的电池产品,这款新电池带来了更高的能量密度。

或许最重要的一点在于,Stripe电池能弯曲成不同形状。这意味着这一电池可被用于多种新的智能产品,例如项链、发带和T恤配饰等。


Band电池则专为智能手表设计。三星表示,这款柔性电池能将智能手表的续航时间提升50%,并可以承受超过5万次弯曲。

其实LG早就在手机上使用了曲面电池技术,不过LG的曲面电池看起来好像只是将原本的电池掰弯了一样,它的体积依然很大,虽然是曲面,但是由于体积庞大导致它的应用范围不广,而三星展示的这种轻薄型的曲面电池不仅能随意弯曲,其厚度也仅有0.3mm,它在智能硬件中的应用范围会更广。

本田燃料电池车:续航700km 还能当发电站!

在丰田首款燃料电池车Mirai正式发售数月之后,本田也即将面向市场推出自己的第一款燃料电池车型--FCEV。

日前,本田FCEV的量产版在国外首度亮相,该车预计2016年春季率先面向日本开售,之后还会在美国推出,但具体价格目前尚不知晓。

一眼看去,本田FCEV具有修长的发动机舱盖和黑色前格栅,镀铬装饰条延伸至两侧前灯组,新车采用了LED大灯,车头两侧还可以看到LED光带设计,后轮眉设计非常特别。

不过遗憾的是,由于采用大角度倾斜的C柱设计,新车后备厢开口较小,内部空间则由于需要安置储氢罐而受到一定影响。

坐进车内,新车的内饰布局给人感觉较为简洁,配备了多功能方向盘,仪表盘采用液晶显示设计,中控台具有悬浮式液晶屏,同时配备有自动空调。同时,新车还采用了按键式换挡。

配置方面,新车配备有一键启动、电子手刹、自动大灯、盲区监测、HUD抬头显示、车道偏离辅助、防碰撞预警等,通过专用的逆变器,新车还可在紧急情况下担任“移动发电站”的角色,为其他设备供电。

动力方面,新车搭载一套氢燃料电池动力系统,锂离子电池组被安置在车厢地板下,两个储氢罐则位于后排座椅下方。根据官方发布的信息,新车补充一次氢燃料后最长续航里程可达到700km。

石墨烯或代替锂电池 引领电动车进入新时代

据报道,研究人员对石墨烯进行实验,或将代替锂电池,减少充电时间,引领电动车进入新时代。

尽管储存能量的锂离子电池价格便宜,使用持久,但若没有发电机为其充电,电动车根本走不了太远。即使现代科技发达,电池充电也至少需要20分钟,因此电动汽车难以真正与汽油车和柴油车进行竞争。

许多人尝试解决这一问题,均以失败告终。来自韩国光州科学技术研究所的Lu Wu对现代理想材料石墨烯的最新研究,希望将实验结果商业化,解决电池问题。严格地说,卢博士和他的同事们在研究超级电容而非电池,超级电容是一种将类似电池中的电解液及普通电容器结合在一起的设备。超级电容器如同正常的电容器,能源以静电的形式存储在材料表面,但与普通电容器不同的是, 当为超级电容器充电,静电附着于电解液离子表面。因为是静电的依附而非化学状态离子的变化(电池的工作原理)使得存储过程加速,因此超级电容器比电池充电速度更快。

超级电容器并不是一个新想法。石墨烯是一种只有一个碳原子厚度的二维材料,尤其适合制作电池。每克石墨烯面积达2675平方米,整个表面可以存储静电,因此石墨烯可用来制造超级电容器,比锂离子电池带有更多的能量。

Lu博士的问题在于如何将石墨烯利用在超级电容器中,并进行合理工业化生产。他的解决方案是控制爆炸已炸毁的石墨碎片。石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的,石墨的层间作用力较弱,很容易互相剥离,形成薄薄的石墨片。当把石墨片剥成单层之后,这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。

Lu博士的制备过程包括两个阶段。首先,将粉末状石墨以受控方式暴露在空气中,制备一种称为氧化石墨的物质。但这并不是真正的具有固定化学式的氧化物。相反,它是石墨状物质,在石墨稀层之间具有富氧原子团。然后在容器中将氧化石墨加热至160度,注意容器内的气压是大气压的十分之一。加热会引起氧化石墨发生化学反应,产生二氧化碳和水蒸气。经过进一步处理过剩氧之后,石墨就适合制备超级电容器了。

尽管石墨烯体积小,但效果良好--它可以存储一公斤锂离子电池所储存的电量,且在四分钟内充满电。将石墨烯数量增加至一辆车的需要时,需要一个健全的系统进行快速充电。目前此类系统不适合家庭使用,可以安装在路边加油站。

这将帮助我们摆脱目前电动汽车遇到的充电问题。如果原油具备可以匹配锂离子电池的储能能力,那么改良版本定会明显超过它。超级电容器的持续实践还有待观察,但如果证明它如电池般耐用,使用可靠,价格便宜,将成为重大突破并改变汽车驾驶的未来。

文章来源:科技日报







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