新型鋰離子電池的研發(fā)以及超級(jí)電容技術(shù)的發(fā)展解析

在生活中，你可能接觸過(guò)各種各樣的電子產(chǎn)品，那么你可能并不知道它的一些組成部分，比如它可能含有的鋰離子電池包，鋰離子電池包它之所以發(fā)展得那么慢，很大程度上是因?yàn)閹缀趺恳稽c(diǎn)微小的進(jìn)步或改變，都要經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試，以保證安全和穩(wěn)定。即使是發(fā)現(xiàn)了關(guān)于提升能量密度很有幫助的材料，都不能保證它真的能用。

近些年來(lái)，研究人員努力提高鋰離子電池包的能量密度、價(jià)值、安全性、環(huán)境影響以及試用壽命，并在設(shè)計(jì)全新類型的電池。那么，電池技術(shù)何時(shí)才能有革命性的突破?

一、科學(xué)家正致力于研發(fā)新型鋰離子電池

當(dāng)前，科學(xué)家致力于開(kāi)發(fā)具有更強(qiáng)的能量存儲(chǔ)和更長(zhǎng)的壽命的新電池，特別是在不同領(lǐng)域以開(kāi)發(fā)更合適的電池，因?yàn)椴荒軐㈦姵貞?yīng)用于所有領(lǐng)域。

不久前，中國(guó)科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種鋰離子電池，該電池可在零下70攝氏度下使用。將來(lái)，有望在地球上極冷的地區(qū)甚至在太空中使用它。研究人員稱，這種新型電池所用的材料并不昂貴，而且對(duì)環(huán)境無(wú)害，但是將其商業(yè)化還需要時(shí)間。重要的問(wèn)題是它的能量密度太低，還比不上傳統(tǒng)的鋰離子電池包。

2.在汽車工業(yè)中，電池最終決定了汽車的壽命，也決定了人們對(duì)電動(dòng)汽車的恐懼和焦慮。為了解決這個(gè)問(wèn)題，工程師和科學(xué)家正在嘗試將更多的電壓容量填充到電池中。當(dāng)前，許多研究致力于尋找新材料和化學(xué)物質(zhì)以輔助或替換鋰離子晶格或電池的其他部分。

3.考慮電池的“心臟”-電極/電解質(zhì)界面。在所有環(huán)境因素中，溫度對(duì)電池的充電和放電性能影響最大。我國(guó)復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系、新能源研究院教授夏永姚帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種新的耐寒電池，該電池使用的是冰點(diǎn)低，可以在極低溫條件下導(dǎo)電的乙酸乙酯。作為電解質(zhì)，兩種有機(jī)化合物作為電極。陰極和陽(yáng)極。

醋酸乙酯電解質(zhì)和有機(jī)聚合物電極使可充電電池能夠在負(fù)70攝氏度的極低溫度下工作。 “新電池的材料足夠，便宜且環(huán)保。他希望這種材料的價(jià)格僅為傳統(tǒng)鋰離子電池電極材料的三分之一。新電池仍處于實(shí)驗(yàn)室階段。商業(yè)化的重要挑戰(zhàn)在于，這種電池的單位質(zhì)量能量與商業(yè)化的鋰離子電池之間仍然存在差距，生產(chǎn)工藝仍需優(yōu)化，但具有巨大的應(yīng)用潛力。

二、使用石墨烯材料的電池表現(xiàn)出色

如今，鋰離子電池組技術(shù)已成為瓶頸，人們已經(jīng)想到了其他一些方法來(lái)間接有效地解決用戶對(duì)電池壽命的需求，并且在研究中發(fā)現(xiàn)，使用石墨烯材料的電池表現(xiàn)良好。

據(jù)報(bào)道，使用石墨烯材料的電池的重要優(yōu)點(diǎn)是其使用壽命，充電速度和耐高溫性。石墨烯電池2000倍充放電的衰減率小于15%，與普通鋰離子電池相比約為40-80%。充電速度為5000 mAh，可以在半小時(shí)內(nèi)充滿電。如果電路設(shè)計(jì)正確，理論上可以在5秒鐘內(nèi)充滿電。同時(shí)，通過(guò)使用石墨烯的高效散熱特性，在相同的工作條件下，電池溫度降低了5°C。但是，目前有關(guān)石墨烯基電池的大多數(shù)技術(shù)研究尚處于實(shí)驗(yàn)室階段，尚未達(dá)到實(shí)用性，要實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)還有很長(zhǎng)的路要走。

三、超級(jí)電容技術(shù)應(yīng)用前景廣闊

超級(jí)電容器之所以被稱為“超級(jí)”，是因?yàn)樗鼈兪且环N在傳統(tǒng)電容器和電池之間具有特殊性能的電源。它們主要依靠雙電層和氧化還原偽電容器來(lái)存儲(chǔ)電能。但是，在能量存儲(chǔ)過(guò)程中不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這種能量存儲(chǔ)過(guò)程是可逆的，恰恰是因?yàn)槌?jí)電容器可以反復(fù)充電和放電數(shù)十萬(wàn)次。它在分離的電荷中存儲(chǔ)能量。用于存儲(chǔ)電荷的面積越大，分離的電荷越密集，電容越大。

與傳統(tǒng)化學(xué)電池相比，以大容量，大功率，長(zhǎng)壽命，低成本，環(huán)保等優(yōu)越性能著稱的超級(jí)電容器具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，它推動(dòng)了其應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，從原來(lái)的電子設(shè)備領(lǐng)域擴(kuò)展到電力和能量存儲(chǔ)領(lǐng)域。相信通過(guò)閱讀上面的內(nèi)容，大家對(duì)鋰離子電池包有了初步的了解，同時(shí)也希望大家在學(xué)習(xí)過(guò)程中，做好總結(jié)，這樣才能不斷提升自己的設(shè)計(jì)水平。