空气电池离我们越来越近

2022-04-19 14:59  来源:参考消息网  浏览:  

据日本媒体4月17日报道,用空气制造电力的终极蓄电池有望在不久的将来出现。它也叫空气电池。这种电池不需要传统的电极,重量是现有锂电池的五分之一。韩国和中国企业围绕空气电池的开发正在进行激烈竞争。

飞行汽车关键技术

业界正力争在本世纪30年代以后普及飞行汽车,而兼顾轻便与容量的蓄电池将成为飞行汽车不可或缺的动力来源之一。

在日本,道路拥堵每年会导致10万亿日元(约合800亿美元)以上的经济损失。在城市里,有时去往10公里远的地方也要花费半小时,非常浪费时间。据世界卫生组织统计,全世界每年约有130万人死于道路交通事故。

这些问题虽然没有堪称杀手锏的解决方案,但利用广阔的天空而不是地面的道路可以成为一个选项。这在目前之所以看起来像是一句空话,是因为缺少轻巧且性能优秀、足以让汽车悬浮在空中的蓄电池。今后的时代不能再依靠燃烧化石燃料来飞行。

正在开发飞行汽车的Sky Drive公司(位于东京都新宿区)计划在2025年左右采用2人乘坐的配置,将飞行汽车投放到出租车行业和急救运输领域。这就需要把目前约为5至10分钟的飞行时间进一步加以延长。

精通电池研究的APB公司(位于东京都千代田区)首席执行官堀江英明说:“汽车要飞行大约1小时,需要每千克450瓦时以上容量的电池。”锂电池则面临每千克300瓦时的瓶颈。如果能把电池做得更轻,容量就可以增加,但是锂电池中占整体重量将近一半的电极(正极)阻碍了重量减轻。

中韩攻克技术难题

于是就轮到空气电池出场了。它大胆改变结构,用从空气中吸收的氧代替正极,与锂金属制成的电极进行组合。外面的空气就是电池的材料。如果没有了正极,锂金属就可以占据电池主体的大部分。这样做的好处是,电池不仅重量轻,而且锂含量高,可以增加蓄电容量。

提取电能的时候,从电池的缝隙中进入的“帮手”氧,会在容器的碳和树脂中与锂离子结合。氧在形成氧化物团的同时,会帮助驱动电子。在充电过程中,完成任务的氧会离开氧化物团,与锂离子分离后再次回到外面。

不过,氧很难从氧化物团中分离出来,金属锂则有很高的起火和产热风险。由于技术研发难度大,这种电池一直被认为是“终极电池”。但是,最近中国和韩国的科研人员开始找到克服问题的方法。

中国汽车电池研究所在锂空气电池的电极结构上想办法,使电池达到了每千克769瓦时的容量。据说,将来“有可能用于航空航天产业和电动汽车”。

韩国的三星电子集团和蔚山科学技术院为了减少电池中氧气通过区域的老化,用有机材料代替了陶瓷,由此充放电的次数从不到10次增加到了100次。虽然仍达不到锂离子电池的4000次充放电次数,但在电解液的改良上找到了办法。

“终极电池”走向实用

使用锂的空气电池在使用过程中负极会变形,容易引起短路。因此,韩国企业也将探索使用其他元素、容量少但容易制造的空气电池。

日本FDK公司连接了几个用空气代替镍氢电池正极的氢空气电池,成功实现了充放电。如果增加所连接的电池数量,从理论上讲就会超过锂电池的容量。

美国的电池初创企业福姆能源公司(Form Energy)计划研制用铁和氧驱动的铁空气电池,用于储存使用可再生能源制造的电力。

如果飞行汽车是电动的,它将不需要燃烧燃料,但是依靠电池到底能不能飞行还是个问题。要想浮在空中,既要解决电池没电的困扰,又要把电池做得轻到极致。

单从重量来说,主要材料采用树脂的“全树脂电池”也颇具前景。APB公司开发的新型锂电池比同类锂电池轻20%,将面向无人潜水艇供货。虽然有观点认为很难增加电池容量,但堀江指出,“如果在电极原料等方面下功夫,也可以用于飞行汽车”。

在电池的世界里,使用空气中氧的空气电池的出现,可以说类似于利用太阳光进行光合作用的微生物给地球带来大量氧气。在氧的作用下,人类在18世纪的工业革命以后,燃烧大量的煤炭、石油、天然气,创造了丰富的生活。但现在为了不燃烧化石燃料,人类又将氧气用于电池。正因为需要在想法上做出大的转变,被寄予厚望的空气电池开发还面临一些困难。(来源:参考消息网)

免责声明:本网转载自合作媒体、机构或其他网站的信息,登载此文出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。本网所有信息仅供参考,不做交易和服务的根据。本网内容如有侵权或其它问题请及时告之,本网将及时修改或删除。凡以任何方式登录本网站或直接、间接使用本网站资料者,视为自愿接受本网站声明的约束。
相关推荐
受苍蝇“潜水”仿生学启发 中国学者提出新型能源存储器件新方案

受苍蝇“潜水”仿生学启发 中国学者提出新型能源存储器件新方案

25日从安徽大学获悉,该校材料科学与工程学院吴明在教授团队受苍蝇“潜水”的仿生学启发,提出空气阴极电催化剂疏水化工程方案,开发出新型能源存储器件,使下一代金属空气电池表现出更高的功率密度输出和循环寿命。
中国研究人员开发出耐高压电解液 用于超高压锂金属电池

中国研究人员开发出耐高压电解液 用于超高压锂金属电池

据外媒报道,中国研究人员开发出一种用于超高压锂金属电池的耐高压HV电解液。据悉,Li||LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)电池可在零下30℃至70℃的宽工作温度范围内工作,且分别在4.7 V和4.8 V的超高截止电压下循环160次和100次后,新电解质的循环后容量保持率分别为95.1%和85.7%。
电力“国家队”看好哪些长时储能技术?

电力“国家队”看好哪些长时储能技术?

《“十四五”新型储能发展实施方案》部署了多种长时储能技术的研发攻关任务,包括全钒液流电池、铁铬液流电池、压缩空气储能、熔盐储热、氢储能等多种类别技术,反映出碳达峰碳中和目标对长时储能的迫切需求。多家电力央企已在不同赛道发力长时储能技术,但还没有一种技术能同时满足长寿命、安全、经济、效率高、大规模储能等多项指标,长时储能技术的发展竞赛才刚刚起步。
新材料加持 规模储能首选技术成本更低

新材料加持 规模储能首选技术成本更低

记者近日从中国科学院大连化学物理研究所获悉,该所储能技术研究部李先锋研究员团队在高性能、低成本碱性体系液流电池用膜材料规模化制备及应用方面取得新进展,通过连续卷对卷式制膜工艺,实现了非氟阳离子传导膜的大面积制备,以及其在碱性体系液流电池储能技术中的应用。
全钒液流电池产业化有望迎来曙光

全钒液流电池产业化有望迎来曙光

在百花齐放的储能电池技术路线中,沉寂已久的全钒液流电池产业化有望迎来曙光。2月中旬,由中国科学院大连化学物理研究所储能技术研究部研究员李先锋团队提供技术支撑的全球最大100MW/400MWh级全钒液流电池储能电站完成主体工程建设,并进入单体模块调试阶段。

推荐阅读

热文

关于我们 | 广告服务 | 联系我们 | 免责声明
京ICP备16023390号-2 Copyright © 能源界 服务台:010-63990880