未來鋰離子電池可改進的六方面技術(shù)大解析

時間:2016-01-07 08:21來源:環(huán)球網(wǎng) 作者:西顧
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        鋰電池在發(fā)生短路、過熱情況下，非常容易失控爆炸，這也是為什么我們倡導用戶使用原裝電池、充電器、數(shù)據(jù)線，防止鋰電池短路。
 
        智能手機在近年來獲得了長足的發(fā)展，更強大的處理器、顯卡、超清甚至柔性屏幕，都是令人印象深刻的。但是，電池技術(shù)的突破卻是緩慢的，至今我們?nèi)匀徊坏貌蝗淌芤惶熳笥业睦m(xù)航力。雖然我們一直都在關(guān)注新型材質(zhì)電池的發(fā)展，但實際上，最有可能在近期實現(xiàn)突破的仍是鋰電池技術(shù)。下面，我們就來看看下一代電池技術(shù)的發(fā)展情況。
 
什么是鋰電池？
 
         鋰電池是使用鋰金屬或離合金為負極材料、非水電解質(zhì)溶液電池，相對此前的鎳氫電池擁有更大容量、更好穩(wěn)定性及反復可充放特性，經(jīng)過多年發(fā)展已經(jīng)頗為成熟，幾乎目前所有的消費級鋰電池都由陽極石墨制成。至于缺點，通過經(jīng)常起火、爆炸的新聞報道，我們也已經(jīng)了解，鋰電池在發(fā)生短路、過熱情況下，非常容易失控爆炸，這也是為什么我們倡導用戶使用原裝電池、充電器、數(shù)據(jù)線，防止鋰電池短路。
 
未來的改進形式
 
         鋰電池的改進形式是多樣化的，但方向基本上確立在更好的安全性、充電速度、靈活形態(tài)及性能等方面，下面來看看幾種有望獲得突破進展的新技術(shù)。
 
1. 不易燃的組件
 
         首先，鋰電池的安全性是人們最想解決的問題，科學家們發(fā)現(xiàn)一種名為PFPE的有機溶劑更加穩(wěn)定，能夠減少結(jié)晶對電極的影響，提升安全性并延長電池壽命。雖然這種技術(shù)仍需要一些時間來測試，但預計很快不易燃的鋰電池就會上市。
 
2. 更快的充電速度
 
         Nangyang科技大學的研發(fā)小組已經(jīng)開發(fā)出一種新型鋰電池，思路與其他技術(shù)不太一樣，并非提升容量，而是充電時間。在短短兩分鐘內(nèi)，可以迅速充滿70%的電量，并且充電次數(shù)超過10000次。這種技術(shù)使用了二氧化鈦元素而非石墨作為陽極材質(zhì)，同時高通公司也通過更好的控制芯片來實現(xiàn)更穩(wěn)定的充電效果。這種技術(shù)的特點是成本低廉，十分適合移動產(chǎn)品及電子汽車行業(yè)。
 
3. 鋰陽極
 
         斯坦福大學的科學家們近日發(fā)表了一篇論文，發(fā)現(xiàn)超薄碳團簇可以允許鋰金屬作為陽極，電量提升是目前石墨陽極的10倍。不過，目前其效率僅能達到96%，進入大眾電子消費市場尚需時日。
 
4. 柔性鋰電池
 
          我們都十分期待完全柔性的電子設(shè)備出現(xiàn)，但即便柔性屏幕已經(jīng)獲得了不小的進展，但電池仍是一個問題。LG最近展示了一款可完全卷曲的OLED屏幕，屏幕、電路及電池也是可彎曲的，這是我們看到最接近科幻電影中的柔性電子設(shè)備。
 
          另外，一家中國臺灣公司也在近日宣布開始生產(chǎn)柔性陶瓷聚合鋰電池，擁有極為安全的特性。雖然電池容量可能不太理想，但非常適合可穿戴設(shè)備，有望在今年于市場中推出。
 
5. 鋰硫及鋰空氣電池
 
          另外兩個極具前途的新類型鋰電池，則是鋰硫及鋰空氣電池。前者的特性是不需要高揮發(fā)性溶劑，大大減少了起火隱患，即便是遭受較大沖擊;后者從理論上擁有更高的能量密度，適合電力汽車等產(chǎn)品，但面臨的挑戰(zhàn)是需要新型的電極及電解質(zhì)。從目前來看，鋰硫電池具有大容量、低成本、高安全性的優(yōu)勢，極有可能率先成為主流。
 
6. 超級電容
 
          超級電容是一種不同于傳統(tǒng)鋰結(jié)構(gòu)的電池技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)大容量以及超高速的充電形式，但主要障礙是電容通常無法儲存能量。我國清華大學、美國德克薩斯大學、新加坡國立大學都在研發(fā)不同儲存材質(zhì)的超級電容電池，包括碳納米流體、石墨烯等等，不過這些技術(shù)還存在笨重、高能量聚集穩(wěn)定性等隱患，短期很難在消費市場中普及。
 
7. 鎂電池
 
          鎂也是一個有望被應用在電池領(lǐng)域的金屬元素，鎂離子能夠攜帶兩倍于鋰離子的能量，同時擁有更短的充電時間和穩(wěn)定的性能。鎂電池在幾年前已經(jīng)完成了商業(yè)化應用，所以相對其他新型電池材質(zhì)來說，有望更快出現(xiàn)在消費領(lǐng)域。
 
總結(jié)
 
           以上新型電池技術(shù)都尚處研發(fā)階段，但可以肯定的是，基于鋰電池的改進技術(shù)更有望率先登陸市場，我們有望在幾年內(nèi)使用到充電速度更快、更加耐用和安全的鋰電池。而超級電容、鎂電池等完全不同的電池類型，則尚需時日完善，一旦成功，電子設(shè)備的下一次革命便會到來。
 
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