你知道我國(guó)首創(chuàng)的新型高能量密度鋁—石墨雙離子電池技術(shù)嗎？

什么是石墨雙離子電池?人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步離不開(kāi)社會(huì)上各行各業(yè)的努力，各種各樣的電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代離不開(kāi)我們的設(shè)計(jì)者的努力，其實(shí)很多人并不會(huì)去了解電子產(chǎn)品的組成，比如石墨雙離子電池。

目前，便攜式電子設(shè)備，電動(dòng)汽車(chē)和可再生能源系統(tǒng)領(lǐng)域的主要能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)設(shè)備都是鋰離子電池，但是商用鋰離子電池能量密度低，制造成本高，傳統(tǒng)鋰電池離子電池電極材料含有有毒金屬，處理電池會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。特別是，當(dāng)前對(duì)新能源汽車(chē)動(dòng)力電池行業(yè)的需求正在蓬勃發(fā)展，但是當(dāng)前的動(dòng)力電池技術(shù)仍然是阻礙新能源汽車(chē)發(fā)展的鴻溝。無(wú)論是由鋰離子電池組驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)還是由燃料電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)，在成本和范圍上都存在挑戰(zhàn)。

據(jù)中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)研究院有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，由唐永兵研究員及其研究團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)的新型高能密度鋁-石墨雙離子電池新技術(shù)的最新成果發(fā)表在頂部。國(guó)際能源材料雜志《先進(jìn)能源材料》。這種新型的高能量密度鋁-石墨雙離子電池是一種新型的高效，低成本的儲(chǔ)能電池。與傳統(tǒng)的鋰電池技術(shù)相比，該電池具有明顯的優(yōu)勢(shì)，不僅降低了約40%-50%的生產(chǎn)成本，而且能量密度提高了至少1.3-2.0倍。

新型電池可調(diào)節(jié)傳統(tǒng)鋰離子電池的正極和負(fù)極，并使用便宜且容易獲得的石墨來(lái)代替鈷酸鋰，錳酸鋰，三元鋰或磷酸鐵鋰，并已廣泛用于鋰離子電池中。鋁箔不僅可以用作電池正極材料，而且可以用作正極集流體。電解質(zhì)由傳統(tǒng)的鋰鹽和碳酸鹽有機(jī)溶劑組成。電池的工作原理不同于傳統(tǒng)的鋰離子電池：充電時(shí)，負(fù)離子嵌入反應(yīng)發(fā)生在正極上的石墨中，鋁鋰合金反應(yīng)發(fā)生在鋁負(fù)極上，并且放電過(guò)程是相反的。這種新的反應(yīng)機(jī)制不僅顯著提高了電池的工作電壓(3.8-4.6v)，而且還顯著降低了電池的質(zhì)量，體積和制造成本，從而全面提高了整個(gè)電池的能量密度(?220wh /公斤)。

如果這項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，那么未來(lái)的手機(jī)可能會(huì)比現(xiàn)在薄一半。同時(shí)，我們的智能手機(jī)不再需要每天充電一次。這將解決電動(dòng)汽車(chē)電池成本高和續(xù)航距離短的關(guān)鍵問(wèn)題。但是，當(dāng)前的電池技術(shù)仍然需要優(yōu)化，例如，電池的循環(huán)穩(wěn)定性需要進(jìn)一步提高。

近年來(lái)，在政策的支持下，新能源汽車(chē)風(fēng)靡全球，由于許多有利條件，行業(yè)上游也迎來(lái)了爆炸式增長(zhǎng)。世界領(lǐng)先的電池工廠已在中國(guó)設(shè)立工廠。盡管新能源汽車(chē)市場(chǎng)的持續(xù)繁榮推動(dòng)了電池行業(yè)的發(fā)展，無(wú)論它是純電動(dòng)電池還是氫燃料電池，但在成本和范圍方面仍存在技術(shù)挑戰(zhàn)。目前，全球?qū)︿囯姵氐男枨笳悦磕?.7%的速度增長(zhǎng)，到2019年其市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1200億美元(根據(jù)美國(guó)弗里多尼亞集團(tuán)市場(chǎng)調(diào)查)。

根據(jù)機(jī)動(dòng)車(chē)出廠證書(shū)的統(tǒng)計(jì)，2015年12月，我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)量為9.98萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)3倍。工業(yè)和信息化部長(zhǎng)苗煒在今年的兩屆會(huì)議上提出，新能源汽車(chē)已從2009年的種植期進(jìn)入到現(xiàn)在的成長(zhǎng)期。 2015年，生產(chǎn)和銷(xiāo)售超過(guò)30萬(wàn)輛汽車(chē)，與上一年相比呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

苗偉認(rèn)為，當(dāng)前新能源汽車(chē)的發(fā)展遇到了兩個(gè)瓶頸。首先是產(chǎn)品方面，必須側(cè)重于解決以動(dòng)力電池為代表的產(chǎn)品性能，可靠性，續(xù)航里程和壽命問(wèn)題;二是建設(shè)以應(yīng)用方為代表的收費(fèi)設(shè)施，有待完善。苗偉說(shuō)，工業(yè)和信息化部已經(jīng)為此做出了安排，地方政府也采取了積極措施，以確保新能源汽車(chē)的進(jìn)一步發(fā)展。

目前，政府對(duì)于新能源汽車(chē)的支持主要集中在市場(chǎng)銷(xiāo)售的后端，在研發(fā)設(shè)計(jì)的前端投入比較少，這種“不平衡”會(huì)造成非常大的滯后效應(yīng)，這也是當(dāng)前電池技術(shù)發(fā)展跟不上市場(chǎng)銷(xiāo)量增長(zhǎng)的主要內(nèi)因。該新型電池技術(shù)如實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，有望改變現(xiàn)有鋰電產(chǎn)業(yè)格局。本文只能帶領(lǐng)大家對(duì)石墨雙離子電池有了初步的了解，對(duì)大家入門(mén)會(huì)有一定的幫助，同時(shí)需要不斷總結(jié)，這樣才能提高專(zhuān)業(yè)技能，也歡迎大家來(lái)討論文章的一些知識(shí)點(diǎn)。