太陽能/氚/鋰空氣入列 5種未來電池(圖)

2020-11-29 太平洋電腦網

　　【PConline資訊】隨著人們對移動上網方式的認可和依賴，移動網際網路設備逐漸取代傳統PC成為最熱門的上網終端，其中，最具代表性的就是智慧型手機和平板電腦了。但是，在它們為用戶帶來便捷的同時，一個路人皆知的缺憾從這些設備誕生之初就一直困擾著我們，沒錯，那就是續航能力。

　　關鍵時刻設備沒電，想一想都是一件很窘迫的事。那麼，你又是怎樣解決電池續航問題的？（備用電池、移動電源就不必說了）

　　鋰電池具有工作電壓高、體積小、質量輕、能量高、無記憶效應、無汙染、自放電小、循環壽命長等特點，被廣泛應用在各種電子設備當中。但是，除了這種傳統電池以外，還有其他更好的電池嗎？


電池電量耐久不足，設備續航能力弱問題突顯

柔性太陽能電池

　　幾年來，柔性屏幕成為了新鮮話題和科技熱詞，據傳首款採用柔性屏幕的三星智慧型手機有望在明年下半年亮相。雖然屏幕是柔性的，但是它只能保證設備屏幕更加柔韌，而無法保證整個設備可以肆意彎曲，這其中有電池的原因，因為目前的鋰電池還無法隨意彎曲。

　　想要整個設備可以隨意彎曲，或許柔性太陽能電池Super Battery可以幫上大忙。它可以隨意摺疊彎曲，而且充電非常方便，把它展開放在陽光下即可充電，在解決柔性問題的同時，還解決了充電續航的問題。


柔性太陽能電池

20年壽命氚電池

　　氚[chuān]電池最大的特點就是超長壽命、超抗壓抗震能力、超強抗低溫高溫能力。它的壽命長達20年，所能夠承受的溫度範圍為零下50-150攝氏度，在極度氣溫環境下正常工作毫無壓力。目前世界首個氚電池NanoTritium已經由美國佛羅裡達州City Labs實驗室成功研發。


20年壽命氚電池

會呼吸的鋰空氣電池

　　鋰空氣電池是IBM新提出的一種電池解決方案，主要是通過吸入和放出氧氣的方式提供能量。這種電池呼入的氧氣分子可同電池負極上的鋰電子進行反應，然後將鋰離子轉化成過氧化鋰，釋放出電子。這種電池的性能是鋰離子電池的10倍，而且體積更小，重量更輕。


會呼吸的鋰空氣電池

低成本糖電池

　　糖要怎樣才能成為可提供能量的電池？日本科學家發現了一種用糖來為電池提供動力的新方法。科學家們將糖放至一個無氧爐中加熱至1500攝氏度，讓它形成低碳電力，糖能夠提供極為豐富的碳電力，而且成本非常低廉。


低成本糖電池

最環保木製電池

　　木質素是由聚合的芳香醇構成的一類物質，存在於木質組織中，主要作用是通過形成交織網來硬化細胞壁。現在科學家能夠將木質素與具有導電性的高分子聚吡咯（polypyrrole）合併在一起，木質素作為絕緣體，聚吡咯作為導體，擔當儲存電荷的角色，最終製造出最環保的電池。


最環保木製電池

你認為哪一種電池更靠譜？

　　考慮到三星可供量產的5.5英寸柔性屏幕，柔性的太陽能電池或許是最可行的電池解決方案，它除了柔韌之外，充電也非常方便，沒電的時候直接將它展開放在陽光下就可以了。

　　另外，氚電池和鋰空氣電池也是比較可行的解決方案，不過鋰空氣電池距離技術成熟還有很長一段時間，至少要等到2020年以後才有可能會應用在汽車領域上，隨後再應用到消費類移動電子設備上。相比之下，氚電池或許來的更快一些，世界上首個氚電池已經成功研發，體積很小，最大的優點是壽命長和抗惡劣天氣能力強。

　　對於上述的這些電池，你認為哪一種電池未來會得到廣泛應用呢？[返回頻道首頁]

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    本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/176196.htm當然，鋰空氣電池技術需要解決的問題主要有：1、防止使用兩種電解液的隔膜慢性滲漏;2、提高有機電解液的可使用溫度;3、找到可取代目前使用的金和白金觸媒劑;4、更換鋰燃料時，如何防止水氣侵入引起爆炸;5、如何循環未用完的鋰和氫氧化鋰;如何降低循環氫氧化鋰的能耗。
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    當然，目前儲能電池的價格一直在急劇下降，預計在未來幾年內將與民用太陽能電池板一樣普遍。據國外媒體報導，清潔能源發電需要解決的重要問題是儲能。科學家在不斷降低電池的儲能成本，而鋅氧空氣電池似乎是未來的發展方向。在過去六年中，非洲和亞洲的110個村莊從太陽能板和鋅氧空氣電池獲得電力。這種電池是NantEnergy所開發的一種創新儲能系統的重要組成部分。
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    本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/176759.htm就如同美國依賴中東的石油一樣，在汽車行業從傳統的汽油動力汽車轉向綠色的電動汽車發展之後，這個汽車大國並不想依賴於亞洲的汽車電池。因此美國企業擔心會錯失這個歷史上最重要的技術變革機會以及其帶來的市場。除了IBM，在過去5年，通用電氣也投入1.5億美元資助了新型電池的開發。
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    於是，理論上能量密度遠遠大於鋰離子電池的金屬鋰空氣電池備受關注。 作為鋰離子電池的理想替代者，從理論上看，鋰空氣電池的蓄電能力比目前性能最好的鋰離子電池仍然要高出10倍。 甚至可以提供與汽油同等的能量，另外這種電池從空氣中吸收氧氣充電，更環保，更小、更輕。
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    論文連結：https://www.nature.com/articles/nature25984過去的鋰空氣電池工作受到生命周期短和需要使用純氧（因此稱為鋰-氧電池）的阻礙；因此氧氣罐必須是電池系統的一部分，由於但由於所佔空間大，使其一般不能用於電動車輛
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    而在理想的鋰空氣電池中，這些元素就統統不需要了，只需要鋰金屬和空氣中的氧氣就可以了!而鋰空氣電池就不同了。與鋰離子電池需要鋰的化合物和石墨做電極不同，鋰空氣電池可以直接使用鋰金屬單質(Li)和空氣中的氧氣(O2)作為電極。在最理想的情況下，電池放電時，由氧氣氧化鋰單質生成過氧化鋰(Li2O2)，在外電路中產生電流;充電時再由過氧化鋰分解成鋰和氧氣。
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    由於其理論比能量高，鋰空氣電池被認為是鋰離子電池的潛在替代品。然而，迄今為止，這樣的系統主要限於純氧環境，並且由於涉及陰極、陽極和電解質的副反應而具有有限的循環壽命。在存在N2，CO2和水蒸氣的情況下，這些副反應可能變得更加複雜。此外，由於需要儲存O2，鋰－氧體系的體積能量密度對於實際應用而言可能太小。
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  • 美造出突破性鋰空氣電池,有望衝破電動車續航瓶頸!
    圖丨 在一個鋰離子電池中，為了穩定地「收納」攜帶電荷的鋰離子（圖中灰色圓球），需要大量其它的結構參與，比如鋰的化合物（藍色、紅色立體結構）和石墨（紅色層狀結構），這些元素的相對原子質量均遠遠比鋰要大，導致鋰離子電池的能量密度總是有限。而在理想的鋰空氣電池中，這些元素就統統不需要了，只需要鋰金屬和空氣中的氧氣就可以了！而鋰空氣電池就不同了。
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    新能源汽車的發展對電池的要求越來越高，我國《節能與 新能源汽車技術路線圖》提出2030 年電池比能量達到 500 Wh/kg，目前的鋰離子電池都滿足不了此要求。加快新型動力 電池的開發勢在必行，當前主要進行研發的新一代動力電池 包括固態鋰離子電池、鋰硫電池、鋰空氣電池等。
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    在當前這個到處都充斥著數碼產品的時代，電池可謂是一切設備的「生命之源」。現在最常見的電池種類是鋰離子電池，但是隨著數碼產品功能的日益強大，鋰離子電池也在越做越大。日前，劍橋大學的科學家發布了鋰空氣電池，這種電池未來有可能成為主流的電池形態。
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    然而在大多數金屬負極中，鋰金屬具有最輕的質量（Mw = 6.94 g mol-1，ρ = 0.535 g cm-3）且電負性為3.045 V（相比於標準氫電極 SHE 電勢），金屬鋰的理論比容量為3860m Ah/g，據此進行計算得到鋰/空氣電池的理論比能量密度5,200 Wh/ kg（考慮活性物質氧氣質量在內）或 11,400 Wh/kg（排除活性物質氧氣質量進行計算），其比能量密度與傳統汽油的比能量密度