美國、日本兩大發達國家對于鋰離子電池產業的投入可謂是不分伯仲。為了獲得電動車市場先機,紛紛在鋰離子電池的充放電速度、新材料的研發等方面均取得顯著成果。
美國在鋰電池充放電領域研究成果顯著
鋰電池新材料:石墨烯
研究背景:美國倫斯勒理工學院(RPI)宣布,在用基于石墨烯的“紙”試制鋰離子充電電池(LIB)負極時發現,在能量密度相當的情況下,輸出密度提高到了石墨電極的10倍。論文也發表在了學術雜志《ACSNano》上。最近,將石墨烯用于蓄電池及電容器電極,獲得了高性能的發布一個接一個。
研發成果:倫斯勒理工學院教授NikhilKoratkar的研究小組,在氧化石墨烯薄片的還原上采用了照射激光或相機閃光的方法。由此,石墨烯雖得以還原,但出現了很多破洞和裂縫。據稱用這樣的石墨烯制成“紙”用作LIB的負極,結果獲得了相當于石墨電極約10倍的輸出密度。
產品介紹:具體而言,即使進行充放電率約為40C的快速充放電,電極的容量密度仍穩定在156mAh/g,輸出密度達到了10kW/kg。據Koratkar等人介紹,還能進行100C的充放電。
前景分析:論文表示該石墨烯電極能以低成本實現工業量產。Koratkar說:“技術已經成熟,足可供商用,將大大推動電動汽車等所要求的快速充放電型電池”。
鋰電池新材料:壓電碳納米管
研究背景:據國外媒體報道,美國佐治亞理工學院的研究人員開發出了一種新的鋰離子電池,當這種電池被壓縮或彎曲時,它可以通過一些化學變化給自己充電。
研發成果:研究人員拋棄了容納電池電解質(一種凝膠物,以化學方式存儲電能)的塑料容器,代之以一層壓電碳納米管(它把運動轉化成能量),從而開發出這種可以把運動轉化為電能和化學能的混合動力電池。
產品介紹:在通常情況下,壓電設備會把動能轉換成電能,然后再通過標準鋰離子電池中的充電電路,將其轉換成化學能。而這種新的混合動力電池可以直接影響其自身內部的離子流,因此研究人員可以完全跳過充電電路,以一種更加高效的方式來捕獲機械能。雖然這涉及到物理運動,但是尺寸較小,不那么礙眼的生物力學設備可以提供一個有效的方案,幫助解決移動設備日益增長的電能需求。
前景分析:當這種電池被壓縮或彎曲時,會把動能轉換成電能,然后再通過標準鋰離子電池中的充電電路,將其轉換成化學能,從而給自己充電。