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中国水系电池重大突破?能量密度超固态电池?还本质安全不燃爆!

5月前浏览3846


“水系电池能量密度低,电压也低,压根不适合拿来做动力电池。”这是过去很多人对水系电池的看法。不过,现在这个看法要被中科院大连化学物理研究所的李先锋、傅强教授团队彻底颠覆了。

这个团队开发出一种能量密度高达1200Wh/L的高能水系电池,瞬间把现有锂离子电池甩开几条街。这不但是中国的骄傲,更可能是全球新能源领域的一次大地震!

水系电池的两大传统缺点简直就是它的致命伤。首先,能量密度低。大家都知道,电池的能量密度就像车的油箱,油箱大跑得远,电池能量密度高,设备就用得久。

可水系电池这“油箱”小得可怜,普通的水系电池能量密度在400-700Wh/L之间,甚至还不到一些高端锂离子电池的一半。

这是因为水系电池中的离子通过电解质溶液传导,而水作为溶剂,能溶解的离子数量有限,能量密度自然也就受限了。

再说电压,水系电池通常只有1.23V左右。这是因为水在电压超过1.23V时会电解成氢气和氧气。

也就是说,电压再高,水就直接“开锅”了,电池也就报废了。所以,传统水系电池根本不能拿来做高要求的动力电池,用在电动汽车上更是想都别想。

可大连团队的出现,让一切都变了样。他们大胆地使用了碘、溴离子混合的卤素溶液作为电解质。

听起来有点像化学实验课上的玩具,但事实证明,这个“玩具”让水系电池的能量密度一下子飙升到1200Wh/L。

多电子转移反应的成功实现,让电化学反应的活性和可逆性大幅提高,这才是真正的黑科技!

实验数据显示,这种水系电池的能量密度已经可以媲美一些高端的锂离子电池了。

更厉害的是,通过一系列的化学反应,他们还提高了电池的放电电压和还原速率,原本只能“慢慢悠悠”的水系电池,现在也能“飞驰电掣”了。可以说,这项技术直接让水系电池从“短跑选手”变成了“马拉松冠军”。

这项研究意义重大,不仅仅是学术界的一次胜利,更可能会在实际应用中引发一场革命。

水系电池本质上安全,不会燃爆,成本也相对低廉。这些优势,使得水系电池在很多领域具有巨大的潜力,尤其是在电动汽车行业。

想象一下,以前大家都担心电动车起火、爆炸,现在有了这种安全的水系电池,这种担忧就可以放下了。而且,成本低意味着电动车价格有望下降,让更多普通消费者也能享受到新能源汽车的便利。

不过,事情也没那么简单。虽然大连团队的研究成果显著,但在实际应用中,这种水系电池还需要进一步的优化。

寻找更合适的负极材料,以提高电池的循环寿命和能量密度。目前的研究成果大多还停留在实验室阶段,要实现大规模商用,还有很多问题需要解决。

专家们也指出,目前所有的实验数据还只是初步的,要想真正替代锂离子电池,水系电池还需要在实际应用中经过长时间的测试和改进。

但不可否认的是,已有的研究通过调整电解质的组成或添加剂,使水系电池的电化学窗口扩展到了3.23V,这为水系电池的应用提供了更广阔的可能性。

全球范围内,对水系电池的研究也在不断推进。例如,美国麻省理工学院(MIT)的一项研究就显示,通过优化电解质,可以显著提高水系电池的性能。

德国弗劳恩霍夫协会的研究则在探索如何通过纳米技术进一步提升水系电池的能量密度。这些研究都表明,水系电池的发展前景非常广阔。

和锂离子电池相比,新型水系电池在安全性和成本方面具有明显优势。但在能量密度和循环寿命上,仍有一些差距。

锂离子电池经过几十年的发展,已经形成了成熟的产业链,而水系电池要想赶超,还需要时间和技术的积累。

尽管如此,大连团队的突破让我们看到了希望。未来,如果能够解决负极材料和电池寿命的问题,水系电池完全有可能成为下一代动力电池的主力军。而且,随着更多研究的推进,水系电池的性能和应用领域将会不断扩展。

一些专家甚至认为,未来的电池技术发展方向,很可能是多种技术并存,而不是单一技术的独霸。

水系电池、锂离子电池、固态电池等多种技术各有优势,可以在不同的应用场景中发挥各自的长处。

在对安全性要求极高的领域,水系电池可能会成为首选,而在追求高能量密度的场景下,锂离子电池或固态电池则更具竞争力。

在这场新能源革命中,每一步突破都可能引发巨大的变化。大连团队的研究无疑是一个重要的里程碑,它不仅展示了中国在电池技术领域的强大实力,也为全球新能源技术的发展提供了新的思路。

水系电池的突破,无疑为未来的能源应用打开了一扇新的大门。科技的进步需要不断的创新和尝试,而这种创新正是推动社会进步的动力。

期待水系电池能够早日实现大规模商用,让我们在享受科技进步的同时,也能为环保事业贡献一份力量。


          

来源:锂电那些事
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首次发布时间:2024-06-16
最近编辑:5月前
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