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日本京都大學(xué)和豐田的團(tuán)隊(duì)正研發(fā)“氟化物離子電池”
日期:2020-08-13   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_caimengting 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
一次充電可行駛1000公里(在日本相當(dāng)于從東京至福岡的距離)的純電動汽車(EV)能否實(shí)現(xiàn)?作為超越現(xiàn)在的鋰離子電池的蓄電池,“氟化物離子電池”正在成為強(qiáng)有力候選。日本京都大學(xué)和豐田汽車的團(tuán)隊(duì)試制了原型,拿出了將存儲電力的性能提高至鋰離子電池7倍的時(shí)間表。雖然認(rèn)為上述疑問已經(jīng)得出答案還為時(shí)尚早,但全世界研究人員并沒有停下研究的腳步。

日本京都大學(xué)和豐田的團(tuán)隊(duì)正研發(fā)“氟化物離子電池”

日本經(jīng)濟(jì)新聞報(bào)道,京都大學(xué)的內(nèi)本喜晴教授等人和豐田制作了以氟化物離子來代替鋰離子,進(jìn)行充放電的新一代電池的原型。相關(guān)團(tuán)隊(duì)通過包含氟、銅和鈷的正極與含有鑭的負(fù)極的配對研究,確認(rèn)了在存儲電力的容量上高于鋰離子電池的性能。

即使是目前的純電動汽車,充電一次可行駛的距離也在通過鋰離子電池的更新和將減速時(shí)的力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏Φ扰e措延長,美國特斯拉和日產(chǎn)汽車已經(jīng)開發(fā)出在一定條件下可行駛約600公里的純電動車。

不過,專家認(rèn)為鋰離子電池顯示電力存儲性能的“能量密度”已接近理論上的極限,難以再大幅提高性能。

京都大學(xué)等之所以將目光轉(zhuǎn)向氟化物離子電池,也是因?yàn)榭梢詫?shí)現(xiàn)超過鋰離子電池極限能量密度的可能性。

氟與金屬結(jié)合起來的氟化物攜帶大量氟化物離子,能高效產(chǎn)生電力。就像是1棵蘋果樹上結(jié)著很多蘋果,而且每次去摘都能摘到大量蘋果。

京都大學(xué)等瞄準(zhǔn)的能量密度按照電池的單位重量來看,相當(dāng)于鋰離子電池的7倍。能量密度越大,越能制造出輕而小的電池。如果大小相同,電池的電力則能使用更長時(shí)間。

另外,新型電池的離子移動的通道并非鋰離子電池通常使用的液體,而是改為固體的電解質(zhì)。這種類型的“全固態(tài)電池”不易燃燒,有利于散熱。如果“全固態(tài)”和“氟化物離子電池”的特性相輔相成發(fā)揮作用的話,實(shí)現(xiàn)1000公里的續(xù)航距離估計(jì)將成為可能。

雖然列舉了各種優(yōu)點(diǎn),但認(rèn)為“不可能造出這種電池”的人也不在少數(shù)。這是因?yàn)榇饲暗难芯匡@示,這樣的電池只能在高溫環(huán)境下運(yùn)行,還存在電極膨脹的問題。

研究團(tuán)隊(duì)表示“電極采用鈷中加入鎳和銅的合金,抑制了體積的變化”,剩下的課題是“在負(fù)極材料等方面下工夫,使之在不降低電池容量的前提下,實(shí)現(xiàn)重復(fù)充放電”。

本田旗下的本田研究所(Honda Research Institute)和美國國家航空航天局(NASA)等也于2018年在美國《科學(xué)》雜志上刊文,表示找到了在室溫下運(yùn)行氟化物離子電池的頭緒。

該文章表示“與現(xiàn)在的鋰離子電池相比,使用時(shí)間或許最多達(dá)到8倍”,對于“超越鋰離子電池”顯示強(qiáng)烈意愿。環(huán)顧日本國內(nèi)外,還有研究寄希望于鎂和鋁等其他離子。 

原標(biāo)題:日本京都大學(xué)和豐田的團(tuán)隊(duì)正研發(fā)“氟化物離子電池”
 
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