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海外最新电池技术动态

2014/10/14

 

   新加坡:理工大研制成功新型锂电池 2分钟充电70%


 

  新加坡南洋理工大学研究人员表示,已成功研制出一种超快充电锂电池,能在2分钟内充电70%,且电池的使用寿命可达20年。之前曾出现过快速充电电池,但使用寿命是一个问题,通常2年左右的时间就要更换。但新加坡南洋理工大学研究人员日前解决了这一难题,他们用了3年时间研发出了一种新型超快充电电池,不仅可以快速充电,其使用寿命可高达20年。


 

  与传统锂电池的电极使用石墨不同,这种新型电池使用二氧化钛纳米管来作为电极。这种材料不但能加快电池的化学反应,还可以连续充放电10000次,而普通的锂电池只可以充放电500次。
 
 

  研究人员并未说明这种电池何时上市,但其使用的二氧化钛纳米管十分容易生产,且成本也相对较低。研究人员称,该技术的突破将为所有产业带来广泛的影响,尤其是受制于电池使用寿命的电动汽车领域。


 

  有业内人士称,从最基本的层面讲,该技术可以避免一些电子设备的“被迫淘汰”。即用户在该款设备无法满足需求的时候才更换,而不是其电池无法充电,或充电后续航时间短。此外,该技术确实将会对电动汽车带来巨大影响。首先,用户只需几分钟即可完成充电,而不是几个小时。其次,在准备淘汰整台电动汽车之前,用户无需频繁更换比较昂贵的电池组。


 

 

      美国:用“石墨烯纸”开发出超级电容器
 

  英国工程师网站2014年10月6日报道,麻省理工学院的研究人员发现,揉皱的石墨烯纸可用于创建柔性电子设备的可伸缩超级电容器。


 

  许多人因为它的大表面积/质量正在探索石墨烯纸制作超级电容器。柔性电子设备的发展,如可穿戴或可植入的生物医学传感器或监控设备,需要柔性的能量储存系统。超级电容器可以像电池一样存储电能,但电容主要通过静电作用,而不是化学作用。麻省理工的研究团队证明,将石墨烯纸揉皱成一团,可以制备易于弯曲、折叠或拉伸到其原始大小的800%的超级电容器。作为验证,该团队制造使用这种方法了一个简单的超级电容器。研究人员已证实,该材料可以揉皱,平复1000 次,且性能不发生明显降低。


 

  为了制造一张皱巴巴的石墨烯纸,首先将一张石墨烯纸放置在一个机械装置中,在一个方向上首先压缩它,用以产生一系列平行的褶皱,然后在另一个方向上压缩产生褶皱。受到拉伸时,材料的折痕就能铺展开来。组成一个电容器需要两个导电层——即两张皱巴巴的石墨烯纸中间夹一个隔离层。在验证用的超级电容器上隔离层采用的是水凝胶材料。水凝胶也像皱巴巴的石墨烯纸一样高度变形和可伸缩,所以这三层即时在被弯曲和拉时仍能保持接触。


 

  这种将石墨烯起皱的技术不仅可用于制造超级电容器,也可以有其他应用。例如,皱巴巴的石墨烯材料可以用于制作柔性电池的电极,或者为特定的化学或生物分子制造可伸缩传感器。该项研究工作由美国海军研究办公室、美国国家科学基金会和中国千人计划支持。


 

 

       日本:开发新一代 锂离子电池电解液
 

  据日本媒体报道,以东京大学研究生院工学系研究科教授山田淳夫与助教山田裕贵为核心组成的研发小组,发现了锂离子电池可实现多种电解液的设计新方向。该研发小组开发出了极“浓电解液”,决定充电速度的Li+浓度达到以往电解液的4倍以上。该研究颠覆了“电解液溶剂只能使用碳酸乙烯酯(EC)”这一锂离子电池诞生20多年来,技术人员一直深信不疑的定论。
 


 

  据报道,东京大学开发的高浓度电解液具备所有溶剂都与Li+进行配位的特殊构造。另外,Li+与阴离子连续结合的特点也不同于以碳酸乙烯酯(EC)为溶剂的普通低浓度电解液。普通电解液的Li+浓度为1mol/L左右,此时离子导电度最大。这种浓度必需使用EC溶剂。如果使用EC以外的溶剂,电极会严重劣化。因为对于石墨等层状负极,溶剂是在被Li+溶剂化的情况下进入(共合体)层间,电解液会继续发生还原分解。基于这种定论,Li+的高浓度化以及EC以外的溶剂的探讨变成了电池研究人员之间的盲点。
 

  山田等人的研发小组着眼于这一盲点,向此前基本没考虑过的电解液高浓度化发起了挑战。高浓度电解液的离子载体密度非常高,有助于提高界面反应频率,因此可实现时间不到以往1/3的快速充电。而且,选择的盐和溶剂的不同组合,还能表现出不同的特性。在对各种溶剂进行调查的过程中发现,除了通过提高浓度抑制共合体之外,很多溶剂还观测到了还原稳定化。无需使用之前必不可少的EC溶剂,在以前属于实用电解液讨论范围之外的乙醚系、亚砜系、砜系、腈系等多种有机溶剂中均发现石墨负极和锂金属负极会可逆动作。