当前位置:  首页 数码 详情

突破1000公里大关,充1次用5天,是现用锂离子

发布来源:互联网    发布时间:2020-01-23 21:42

常有人说,现代科技已经进入了瓶颈,技术的增速,相比上个世纪大爆发时代,显著减缓。

突破1000公里大关,充1次用5天,是现用锂离子(图1)

其中很大的一部分,要归结于材料技术,为它背锅的头号苦主,就是电池。

姑且不论行内专业人士,仅仅是作为一名普通用户,感觉最明显的,就是手机续航。

最近十几年来,一直没有什么突破性进展。

这年头,还想要续航超强的手持设备,你只有两个选择:

A - 回归诺基亚的怀抱

突破1000公里大关,充1次用5天,是现用锂离子(图2)

真正的“手机”

B - 用它

突破1000公里大关,充1次用5天,是现用锂离子(图3)

劲量 Power Max p18K,18000毫安电池

都不选,只能选择死亡。

好在,拯救世界的科学家出现了。

澳大利亚莫那什大学的研究团队,公布了一项重大研究成果:

通过改进过的阳极生产工艺,制造出有望让手机续航突破5天的新型锂-硫电池:

突破1000公里大关,充1次用5天,是现用锂离子(图4)

突破1000公里大关,充1次用5天,是现用锂离子(图5)

而且,也将可能使电动汽车的单次充电续航里程,突破1000公里大关。

这可能是近年来,最有商业化前景的电池技术进展。

如果可以成功地,以这个水准实现大规模生产,现在的主流移动设备和电动车电池,都将落入“退群”的边缘。

为什么这种电池这么dio?坐好,来听机哥掰一掰。

现在我们手机里最普遍使用的,全都是这样的锂离子电池。

突破1000公里大关,充1次用5天,是现用锂离子(图6)

但其实,这只是个简称,它的全称,是锂聚合物电池。

虽然同样是姓“Li”但它和机哥刚刚提到的锂硫电池还是有不小差别的。

锂聚合物电池,本质上是锂离子电池,依靠的是钴锂氧化物和负极中的碳元素来产生电流。

突破1000公里大关,充1次用5天,是现用锂离子(图7)

基本设计,和去年获得诺贝尔奖的锂离子电池原型并没有明显的差别。

但锂聚合物电池通过将原来液态的电解质,替换为了胶质固态的聚合物,让它变得更加安全。

而在锂硫电池里,阳极的材料,使用的是硫元素,阴极中锂离子向阳极硫化物转移,产生电流。

突破1000公里大关,充1次用5天,是现用锂离子(图8)

小本本记一下,明天要考

看到这图,是不是又回想起被材料化学支配的恐惧?

看不懂也木有关系,我们只需要知道,锂硫电池的优点,相当多。

最主要的,是能量密度大。

理论估算,Li-S 体系的能量密度,高达 2600 瓦时每千克,几乎是锂离子电池的 10 倍。2600 vs 265

在实际运用下,锂硫电池能量密度也至少是锂电池的两倍以上,一个顶俩。

突破1000公里大关,充1次用5天,是现用锂离子(图9)

可以以更小的的体积,提供更长的续航。

其次,锂硫电池的重量很轻,同体积下和水差不多重。

其三,便宜,硫是一种很便宜的原材料。

而且,它还有一个很重要的加分项—环保,生产流程废料毒性小。

绿色,让人快乐。

这么多优点,几乎全程在吊打锂电池,为啥到现在还是没有成功商用?

因为,缺点也很明显。

锂硫电池会在阳极的多硫化物中,出现坑爹的穿梭效应 (shuttle) 。

原理很复杂,为了保护各位的脑子和机哥的肝,长话短说。

阳极材料中的硫,会随着反应过程,在电池中反复横跳,长此以往,就会让电池性能断崖式下跌。

要知道,现在的传统锂电池,拿 iPhone 举个例子,性能衰减的门槛是 500 次充放循环。

突破1000公里大关,充1次用5天,是现用锂离子(图10)

而锂硫电池可能只有 200 次上下。

更坑爹的是,它的电池容量虽然超高,但因为硫的材料特性,会在充电时膨胀,从而让电池裂开。

这很危险,电池胀了,机也就废了。

突破1000公里大关,充1次用5天,是现用锂离子(图11)

澳洲莫那什大学的科学家们,解决的就是锂硫电池的膨胀问题。

她们通过重新设计硫阳极的设计工艺,在材料中留下空隙,留下膨胀的空间。

突破1000公里大关,充1次用5天,是现用锂离子(图12)

经过改进之后,对反复充电-放电的耐久度也非常稳定。

突破1000公里大关,充1次用5天,是现用锂离子(图13)

在经过 200 个充放循环后,还能保持 99% 的电池效率。

这种电极的加工方式,已经申请了专利,并成功地在德国做出了第一个原型。

突破1000公里大关,充1次用5天,是现用锂离子(图14)

据说,中国和欧洲的电池厂商已经对大规模量产表示出了兴趣。

大家都认为,锂硫电池,是现用锂离子/锂聚合物电池的继任者。

各家厂商都在做商业化的尝试,比如说索尼。

突破1000公里大关,充1次用5天,是现用锂离子(图15)

早在 2015 年,日经新闻曾经报道过,索尼也在商用化的锂硫电池,预期能为手机增加 40% 的续航时间。

然而 2020 年已经到了,索尼,在吗?

突破1000公里大关,充1次用5天,是现用锂离子(图16)

解决了关键技术问题之后,距离成功的大规模量产,已经又进一步。

电池界已经出现过好几次“全村的希望”

虽然如此,它们仍然是在锂离子电池里面,矮子里拔高个。

比如说前两年,被炒到飞起的石墨烯,通过在电池的负极中,掺杂石墨烯碎片。

希望能用这样的方法,提高导电性能。

但那些声称“成功量产”的,已经翻车。

还有三星永远还在“快了”阶段的球形石墨电池,在产出一片论文后,杳无音讯。

这样看来,把希望寄托于Li-S电池无疑是更加靠谱的一种解决方案。

在这之后,我们可以预见,手机设计终于可以摆脱“给电池腾位置”的苦逼阶段,为所欲为。

超薄、超清、超长续航,都可以陆续安排上。

而且,还会更便宜。

本文相关词条概念解析:

电池

化学电源俗称为电池,是一种利用物质的化学反应所释放出来的能量直接转化为电能的装置。电池是指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间,能把化学能或者光能转变为电能的装置,主要有化学电池、太阳能电池和原子能电池。电池具有正极、负极之分。电池使用过程电池放电过程,电池放电时在负极上进行氧化反应,向外提供电子,在正极上进行还原反应,从外电路接受电子,电流经外电路而从正极流向负极,电解质是离子导体,离子在电池内部的正负极之间的定向移动而导电,阳离子流向正极,阴离子流向负极。电池放电的负极为阳极,放电的正极为阴极,在阳极两类导体界面上发生氧化反应,在阴极的两类导体界面上发生还原反应。

相关资讯

相关推荐

网友评论