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鋰電池之父獲諾貝爾獎,下一次電池革命還有多遠?

瀏覽次數:749 發布日期:2019-10-15

在當地時間10月9日晚,瑞典皇家科學院宣布將2019年的諾貝爾化學獎頒發給三位科學(化學家)家,他們分別是美國的科學家John B Goodenough、英國的化學家M Stanley Whittingham和日本的化學家Akira Yoshino。

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諾貝爾官方對他們的評語是:“他們的研究工作,奠定了無線時代和擺脫化石燃料的基礎。”沒錯,他們畢生的心血都集中在鋰電池領域,他們三個人的研究合力將鋰電池的技術發展至今。

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其中尤為關鍵的是來自美國的科學家John B Goodenough,正是他在1976年發現的鈷酸鋰材料,開創了鋰電池的時代;而他在1997年,他所發現的磷酸鐵鋰材料,更是打開了鋰電池大規模運用的大門。

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而目前新能源汽車電池的主要類型便是磷酸鐵鋰電池與鈷酸鋰電池,可以說新能源汽車的發展,很大一部分就是基于他的研究成果。也正是這一場諾貝爾的頒獎禮,讓世人的目光都集中在了電池領域,要知道自20世紀90年代至今,電池技術已經陷入了長時間的停滯狀態,雖然能量密度在不斷的提升,但是在材料上卻沒有明顯的突破性進步。

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固然很多人會說,最新的石墨烯電池熱度不低,宣傳效果看起來也很厲害,它不算是一種突破嗎?誠然,若是在實驗室范圍內,石墨烯材料在電池產業中的確算得上一次重大的突破。它有著結構穩定、導電性高、強度高、性能強等優點。但是受限于產量問題,不能大規模運用的它不足以稱為一次電池技術革命。

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現在對電池技術依賴極大的新能源汽車領域中,電池能量密度和充電速度的快慢,直接決定著新能源汽車產業的前進速度。而不僅僅是新能源汽車領域需要一次電池革命,在工業時代發展到現在,各行各業都需要一種更高能量密度的儲能裝置,來推進工業的進一步發展。

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那么眾人所期待的下一次電池革命,還要多久才能到來呢?會產自哪一塊呢?很遺憾的是,確切的答案茶哥也并不確定,但是卻通過一些蛛絲馬跡得到了以下結論:

1. 固態電池或將成為主要研發方向

電池技術不僅僅影響著工業的發展,更是對世界能源結構也產生著一定的影響。想要徹底擺脫化石能源電力,發展可再生電力,必不可少的就是儲能裝置,在用電波谷將電力儲存起來。另一方面,更小更輕更多能量更低成本,也是所有采用電池設備所渴望看到的新型電池,所以電池的主流發展方向必定是朝著提高能量密度而去。

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如此一來,目前眾多的電池種類里,在能量密度方面潛力巨大的當屬固態電池。其固態的電解質擁有更高的密度,可以讓更多帶電粒子聚集在一端,便擁有了更高的能量密度。目前最新的Li-CO2固態電池能量密度在實驗室條件已經高達1876Wh/kg,而現在最先進的三元鋰電池能量密度最高也不過350Wh/kg。

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上文中所提到的鋰電池之父,剛獲得諾貝爾獎的美國科學家Goodenough,雖然目前已經97歲高齡,現在還依舊在研發固態電池的前線上努力著,而他開始這項研究到現在已經到了第7個年頭。本次獲得諾貝爾獎之后,他當下的研究得到了很多人的重視,而且很大可能會吸引大量的資金進入這一領域。

2. 磷酸鐵鋰電池或將在公共交通中繼續發揮更大作用

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目前磷酸鐵鋰電池主要的運用范圍是在公共交通領域,其成本低和不含重金屬的優點,再加上穩固的P-O鍵帶來的高安全性,讓各國的新能源公共車輛生產廠家紛紛選擇它來作為動力電池。

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不過受限于當下的材料,磷酸鐵鋰電池目前的能量密度較之主流的三元鋰電池低出了不少,同時在低溫條件下的穩定性也有一定的缺陷。但又由于它循環壽命高的優點,讓科學家們也沒有放棄對它的改進研究。

據最新的消息顯示,部分磷酸鐵鋰電池生產廠家在對正極、負極、電解液以及粘結劑作出改進后,試生產出的磷酸鐵鋰電池的低溫穩定性提升了許多。

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而部分實驗室通過優化電池材料的方法,讓磷酸鐵鋰電池的能量密度也上升至200Wh/kg以上,雖然與最好的三元鋰電依舊有著不小的差距,但是已經提升了將近一倍的能量密度,同時也還有著極大的進步空間。

鋰電池之父獲諾貝爾獎,下一次電池革命還有多遠?

諾貝爾化學獎的頒發,將所有人的目光都集中在了電池技術之上。在可見的未來中,電能也將取代化石燃料成為我們主要的運用能源。甚至可以說,下一次電池技術的突破,將會是繼第二次工業革命后,人類發展史上最重要的一次技術進步,希望那一天的到來不會太遙遠。

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